廣東省基礎(chǔ)工程公司 廣州 510620

1 工程概況

廣州軌道交通9號線某岔口明挖段基坑工程位于巖溶發(fā)育地區(qū)，采用厚1 000 mm地下連續(xù)墻+2 道混凝土及1 道鋼管支撐的支護形式。地下連續(xù)墻墻深20.7～24.8 m，連續(xù)墻嵌固深度1.5～6.0 m，嵌入強風(fēng)化-中風(fēng)化巖層。墻體采用C30級水下混凝土，工字鋼接頭。

第1道支撐為鋼筋混凝土支撐，對撐截面尺寸為800 mm×800 mm（寬×高），支撐梁支頂在冠梁上，支撐梁面與冠梁面齊平，冠梁截面尺寸為1 m×0.8 m。第2道支撐為鋼筋混凝土支撐，對撐截面尺寸為0.8 m×1 m（寬×高），支撐梁支頂在腰梁上，腰梁截面尺寸為0.8 m×1 m。第3道支撐采用Φ600 mm×14 mm鋼管支撐，腰梁為2個45c#工字鋼腰梁。鋼支撐預(yù)加軸力為對撐500 kN、斜撐700 kN。圍護結(jié)構(gòu)平剖面見圖1、圖2。

2 基坑開挖出現(xiàn)的風(fēng)險及分析[1,2]

地下連續(xù)墻完成后，開始土方開挖和支撐的施工，在開挖第1、2層土方以及施工相應(yīng)的第1、2道鋼筋混凝土支撐過程中，連續(xù)墻的側(cè)向位移最大為20.33 mm，之后開挖第3層土方，在未安裝鋼支撐的開挖前提下，開始拉槽開挖鋼支撐以下的土方，3 d后位移增大到36.25 mm，出現(xiàn)明顯的“踢腳”現(xiàn)象（圖3）。

圖1 基坑支護平面示意

圖2 基坑橫剖面示意

圖3 連續(xù)墻側(cè)面位移監(jiān)測示意

為此，項目部立即啟動了風(fēng)險應(yīng)急預(yù)案，迅速回填土方至第2道鋼支撐以上2 m，經(jīng)過連續(xù)1 周的監(jiān)測，基坑變形基本穩(wěn)定。

針對灰?guī)r地區(qū)巖面起伏大、局部巖面急劇變化、巖性突變特點，結(jié)合甲方提供的補勘資料以及地下連續(xù)墻施工前進行的一槽一鉆超前鉆資料，我們對整個基坑進行了地質(zhì)補鉆，重點排查基坑開挖較深位置的地質(zhì)變化情況。

經(jīng)過地質(zhì)補鉆，對巖面深度進行復(fù)查，與補勘資料、超前鉆資料進行比對，按原設(shè)計圖紙和施工記錄對基坑安全進行全面排查，排查結(jié)果是：

（a）盾構(gòu)始發(fā)端（基坑開挖最深位置）地質(zhì)補鉆結(jié)果為與超前鉆資料基本一致，嵌固深度滿足要求，基坑安全；

（b）盾構(gòu)中間段（基坑開挖較淺位置）地質(zhì)補鉆結(jié)果為與超前鉆資料基本一致，嵌固深度滿足要求，基坑安全；

（c）盾構(gòu)到達端NQ02、NQ03、NQ04槽段，地質(zhì)補鉆結(jié)果為與超前鉆資料變化較大，局部巖面急劇變化，風(fēng)化不均，基坑內(nèi)側(cè)基底以下的土層（提供被動土壓力）主要為灰黑色炭質(zhì)灰?guī)r殘積土（硬塑狀），基坑存在一定風(fēng)險，需進一步采取措施。

3 應(yīng)對方案[3-8]

針對基坑局部槽段，按外側(cè)鉆孔設(shè)計的連續(xù)墻嵌固深度嚴(yán)重不足，基坑開挖出現(xiàn)安全風(fēng)險，基坑變形過大，出現(xiàn)基坑失穩(wěn)征兆，為確保基坑的安全，回填土方至第2層支撐以上2 m位置，基坑變形趨于穩(wěn)定。

經(jīng)重新驗算，在后續(xù)土方開挖前，基底以下需增設(shè)1 道支撐，因此采用了較為穩(wěn)妥的人工挖孔咬合排樁施工支撐地梁方案。通過支撐地梁支頂兩側(cè)的地下連續(xù)墻，以增加墻體被動土壓力及整體穩(wěn)定性。

具體思路是：在3 幅槽段位置，各布置1 排人工挖孔咬合排樁（護壁與護壁之間密貼、頂緊），先施工一序孔，后施工二序孔，二序孔孔底以上2 m高拉通槽，打通，砌筑鋼筋混凝土護壁，施工支撐地梁（每1 個槽段布置1 條支撐地梁），地梁支頂兩側(cè)連續(xù)墻，增加被動土壓力，見圖4。地梁完成后再進行常規(guī)的土方開挖，采用信息法施工，加強基坑監(jiān)測。

圖4 人工挖排孔支撐地梁平面布置示意

3.1 人工挖排孔施工

人工挖孔砌筑鋼筋混凝土護壁，只是為了施工地梁，減少對周邊土體擾動，最大限度控制連續(xù)墻變形。在NQ02、NQ03、NQ04三幅連續(xù)墻位置各布設(shè)1 根支撐地梁，每根地梁采用4 根人工挖孔孔位進行施工，3 根支撐地梁共布置12 根人工挖孔孔位，見圖5、圖6剖面圖示意。護壁外徑2 500 mm、內(nèi)徑2 100 mm，孔位與孔位之間的護壁相交、對頂。護壁采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。依據(jù)基坑底標(biāo)高計算，孔深5～6 m。

圖5 A-A剖面示意

圖6 B-B剖面示意

3.1.1 工藝流程

地梁施工工藝流程為：

孔位放線→一序孔分節(jié)開挖成孔→一序孔分節(jié)砌筑護壁→一序孔孔底驗收（地梁底標(biāo)高驗收）→二序孔分節(jié)開挖成孔→二序孔分節(jié)砌筑護壁→二序孔最后2 m高拉通槽、護壁連通→地梁底標(biāo)高、位置復(fù)驗→地梁施工。此外，一、二序分節(jié)砌筑護壁之前須進行孔位復(fù)核和糾偏。

3.1.2 施工方法

（a）孔位放線：測量員根據(jù)孔位圖將孔位定位放樣，施工前將各孔編號，避免混亂，孔定位放樣應(yīng)準(zhǔn)確，經(jīng)復(fù)核無誤后才可開挖。

（b）分節(jié)開挖成孔：先施工一序孔，后施工二序孔。挖孔工具以鐵鍬、風(fēng)鎬等為主，施工時采用分層挖土，每層深度應(yīng)視土壁保持直立狀態(tài)的能力確定，每個孔每天開挖深度不超過1 m，當(dāng)土質(zhì)較差時，開挖深度不超過0.5 m。挖孔時一般每孔每班2 人，1 人挖孔，1 人吊土。吊土用手動提升架，自制出碴筒，運土用手推車，運至指定地方堆放。挖孔采用跳挖方法進行施工。下井挖孔前先用動物（一般用鴿子）放入孔內(nèi)驗證是否有毒氣，檢測結(jié)果為安全時方可下井挖孔。

（c）分節(jié)砌筑護壁：護壁為變截面，截面呈梯形，上厚下薄。護壁上部寬度200 mm，下部寬度150 mm。護壁采用C20普通混凝土，采用P.O 42.5水泥，隨用隨拌隨澆，C20配合比（質(zhì)量比）為：水泥∶水∶中砂∶瓜米石=1∶0.44∶2∶3 。護壁豎向鋼筋采用二級螺紋鋼Φ12 mm，間距150 mm，環(huán)形筋采用一級圓鋼Φ8 mm，間距250 mm。護壁混凝土澆筑終凝后才可拆除模板。

（d）孔底驗收（地梁底標(biāo)高驗收）：當(dāng)挖到孔底時，應(yīng)通知項目部復(fù)核孔底標(biāo)高（即地梁底標(biāo)高），滿足要求即可終孔，施工最后一節(jié)護壁。

（e）二序孔孔底拉通槽：為滿足下一步地梁施工2 m凈高要求，二序孔孔底以上2 m拉通槽，即將一序孔與二序孔的護壁打通，護壁鋼筋相連，澆筑護壁混凝土。

3.2 墊層下地梁支撐暗做施工

NQ02、NQ03、NQ04每一幅地下連續(xù)墻對應(yīng)中間位置墊層下面各設(shè)置1 根支撐地梁，見圖7。支撐寬度1.5 m、高度0.6 m，支頂兩邊地下連續(xù)墻，對主體結(jié)構(gòu)施工沒有影響。地梁配鋼筋，主筋采用12 根二級螺紋鋼Φ16 mm，箍筋采用一級圓鋼Φ8 mm，間距200 mm。為將鋼筋拉入孔內(nèi)，主筋開短料，鋼筋搭接采用綁扎，為防止地梁移位，地梁主筋與連續(xù)墻主筋焊接牢固。地梁采用預(yù)拌混凝土澆筑，混凝土強度等級為C30，當(dāng)?shù)叵滤^多時，采用水下混凝土。

圖7 地梁及最后2 m高度通槽平面示意

3.2.1 工藝流程

地梁施工工藝流程為：定位、標(biāo)高復(fù)核→地梁主筋與連續(xù)墻鋼筋焊接→地梁鋼筋綁扎→地梁混凝土澆筑→地梁養(yǎng)護。

3.2.2 施工方法

（a）定位、標(biāo)高復(fù)核：當(dāng)人工挖孔挖到孔底時，項目部應(yīng)復(fù)核地梁底標(biāo)高和定位，滿足要求即可終孔。由于孔內(nèi)徑2 100 mm，因為地梁定位調(diào)整空間較大，主要是復(fù)核地梁底標(biāo)高。

（b）地梁主筋與連續(xù)墻鋼筋焊接：防止地梁移位，地梁主筋與連續(xù)墻主筋焊接牢固。靠近連續(xù)墻的孔，最后底部1 m要鑿開，接到連續(xù)墻，連續(xù)墻保護層要鑿開，以便于地梁主筋與連續(xù)墻主筋焊接，單面焊接下來80 mm。

（c）地梁鋼筋綁扎：地梁配鋼筋，主筋采用12 根二級螺紋鋼Φ16 mm，箍筋采用一級圓鋼Φ8 mm，間距200 mm。

考慮到鋼筋拉入孔內(nèi)，主筋開短料，一般長度不超過3 m。鋼筋搭接采用綁扎，搭接長度700 mm，接頭錯開率50%，當(dāng)接頭無法錯開時，箍筋間距加密至100 mm。

（d） 地梁養(yǎng)護：地梁采用預(yù)拌混凝土澆筑，混凝土強度等級為C30，當(dāng)?shù)叵滤^多時，采用水下混凝土。

（e）地梁混凝土澆筑：地梁在孔內(nèi)，相當(dāng)于在土層中，類似于圍護結(jié)構(gòu)樁和墻，采用自然養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于7 d，才能進行下一步土方開挖。

3.3 后續(xù)土方開挖

地梁施工完成并達到設(shè)計強度的70%后，分層開挖第3、4層土方，施工第2、3道支撐。后續(xù)開挖過程中，項目部進行了加密監(jiān)測，墻體變形變化速率小于1 mm/d，同時根據(jù)第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)，最終路面下沉不超過25 mm，墻體變形最大不超過48 mm，確保了基坑安全。

4 結(jié)語

巖溶地區(qū)受巖溶作用，巖面起伏變化大，形成較多的溶溝、溶槽。當(dāng)圍護結(jié)構(gòu)恰好座落于巖面突變處時，基坑外側(cè)巖面高、內(nèi)側(cè)巖面低，若按外側(cè)鉆孔進行計算嵌巖而實際內(nèi)側(cè)并未嵌巖，即內(nèi)側(cè)基底以下嵌固深度范圍仍然是土層（提供被動土壓力），基坑開挖時將出現(xiàn)安全風(fēng)險。本項目采用暗做地梁支撐的方法，控制了圍護結(jié)構(gòu)的變形，保證了基坑的安全。