黃新連

（中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司 北京 102600）

1 引言

近年來各地經(jīng)濟飛速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴張，汽車數(shù)量急速增長，許多城市道路已難以滿足交通需求。在市政道路修建過程中，下穿既有鐵路工程越來越多。在地質(zhì)條件較差的富水厚砂地層，由基坑施工引發(fā)的工程安全問題和對周邊環(huán)境的影響等問題日益突出［1-3］。

本文結(jié)合漁業(yè)路的基坑工程建設(shè)，采用鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐的支護形式，坑外樁間采用高壓旋噴樁止水，較好地解決了漁業(yè)路基坑的支護難題，使?jié)O業(yè)路成為河?xùn)|主城區(qū)、星馬新城與河西新城連接的重要過江通道。

2 基坑工程概況

2.1 工程概況

長沙市漁業(yè)路及延伸道路工程位于盛世路與福元路之間，漁業(yè)路及延伸工程隧道工程為該工程的一部分。漁業(yè)路主線下穿芙蓉北路及京廣鐵路部分分別采用明挖法和蓋挖法、城市淺埋暗挖法進行施工，兩側(cè)輔道框架結(jié)構(gòu)采用頂進法施工。其中，明挖段共196 m，基坑深8～11 m，基坑的具體位置如圖1所示。

圖1 漁業(yè)路基坑平面位置

2.2 工程地質(zhì)概況

以第四系地層為主，基巖為白堊系礫巖和中元古界板巖，二者呈角度不整合接觸。根據(jù)鉆探揭露順序自上而下分別為雜填土、粉質(zhì)黏土、中粗砂、圓礫、殘積粉質(zhì)黏土、強風(fēng)化礫巖、中風(fēng)化礫巖、強風(fēng)化板巖、中風(fēng)化板巖。其中中粗砂層厚達3～5 m，給基坑的開挖支護帶來很大困難。

2.3 水文地質(zhì)概況

根據(jù)鉆探揭露，按地下水埋藏條件，場區(qū)地下水主要表現(xiàn)為上層滯水和孔隙水，場地地表水亦較多。西鄰湘江，地下水資源豐富。地面標(biāo)高為31.4 m，地下水位標(biāo)高為27.38 m。

3 重難點分析

施工地段地質(zhì)條件復(fù)雜。根據(jù)地勘報告顯示，隧道洞頂覆土為松散雜填土、素填土，結(jié)構(gòu)松散，洞身位于粉質(zhì)黏土、中粗砂地層，中粗砂層厚達3～5 m，且隧道下穿京廣鐵路施工地段處于湘江、瀏陽河水源豐富地段，地下水豐富，圍巖穩(wěn)定性極差。

本工程基坑規(guī)模大，長度達192 m，寬度為23 m，土方開挖量約4萬m3?；又苓叚h(huán)境復(fù)雜，工程臨近京廣鐵路、芙蓉北路、湘江、地下管線及地鐵一號線。

基坑開挖過程容易造成坍塌和周邊路基沉降，危及施工及京廣鐵路運營安全，給基坑的開挖支護方案設(shè)計提出了很高的要求。

4 主體基坑結(jié)構(gòu)設(shè)計

本隧道基坑開挖深度為8～11 m，綜合隧道特點、周邊環(huán)境、水文地質(zhì)條件和工程造價，基坑采用φ800＠1200的鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐（第一道撐為砼支撐；第二道撐為φ609、t＝16 mm鋼支撐）的支護形式，坑外樁間采用φ800＠1200高壓旋噴樁（三重管）止水（見圖2），樁身位于水下的部分均采用C30水下混凝土［4］。

圖2 漁業(yè)路基坑剖面

本基坑圍護設(shè)計采用鉆孔灌注樁與旋噴樁聯(lián)合使用，形成組合式止水帷幕，起到止水和基坑支護雙重效果的作用。

5 基坑施工要點

5.1 基坑降水

基坑開挖前7 d應(yīng)采用內(nèi)井點對坑底進行預(yù)降水、疏干，以加固坑內(nèi)土體，基坑降水深度應(yīng)控制在坑底以下1.0 m，必須保證降水效果。開挖至坑底施工底板時，在井點管位置設(shè)置底板泄水孔，然后拆除井點管，待頂板覆土及內(nèi)部鋪裝層施工完成后方可封孔，泄水孔約每600 m2設(shè)置一個。

5.2 基坑開挖

（1）在圍護結(jié)構(gòu)施工前，應(yīng)查明基坑影響范圍內(nèi)地下管線的位置、埋深、材質(zhì)等，并會同相關(guān)部門共同協(xié)調(diào)、研究地下管線的改遷、加固和懸吊方案，確保管線的安全和正常使用。

（2）基坑開挖必須在圍護結(jié)構(gòu)封閉且施作鉆孔灌注樁、旋噴止水樁、冠梁和斜撐達到強度后進行［5-6］?；娱_挖施工時，基坑周邊地面超載不應(yīng)大于20 kN／m2。鉆孔灌注樁+旋噴止水樁+內(nèi)支撐支護體系，均為臨時結(jié)構(gòu)。

（3）基坑開挖時，應(yīng)豎向分層、縱向分段、對稱平衡開挖。對于圍護樁支護段，分層高度不得大于1.5 m，分段長度應(yīng)小于25 m，以機械開挖為主、人工開挖為輔。坑底及坑壁留不小于300 mm厚土層采用人工開挖找平，分層基坑開挖至支撐中線設(shè)計標(biāo)高下0.5 m時必須停止開挖，及時架設(shè)支撐。砼支撐均采用現(xiàn)澆［7-8］。

（4）基坑開挖后，應(yīng)及時施作坑內(nèi)排水溝和集水井，并通過水泵排出，防止坑內(nèi)積水。

5.3 支撐系統(tǒng)

（1）支撐的穩(wěn)定性是控制整個基坑穩(wěn)定的重要因素之一，支撐的架立必須準(zhǔn)確到位。支撐安裝前應(yīng)在地面上試拼。

（2）支撐結(jié)構(gòu)的安裝與拆除、換撐應(yīng)與基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算工況一致，支撐應(yīng)隨挖隨撐。在開挖土體至相應(yīng)支撐底面位置時，開槽安裝支撐，施加預(yù)應(yīng)力。

（3）所有鋼支撐端部支托和連接構(gòu)造都要具備防止因碰撞而移動脫落的功能。第一道支撐應(yīng)采取可靠措施防止因壓力消減造成的支撐端部移動脫落。

（4）當(dāng)利用主體結(jié)構(gòu)換撐時，主體結(jié)構(gòu)的底板或頂板混凝土強度應(yīng)達到設(shè)計強度的70%。

（5）同層鋼支撐中心標(biāo)高偏差不應(yīng)大于30 mm；支撐兩端的標(biāo)高差不應(yīng)大于20 mm；支撐水平軸線偏差不應(yīng)大于30 mm；支撐初始撓曲度不應(yīng)大于支撐長度的 1／1 000。

5.4 基坑回填

（1）回填土在頂板防水層施工完成后立即施作，材料宜用黏土或粉土，不得含有垃圾、腐殖物等雜質(zhì)。

（2）填土應(yīng)分層夯實，每層厚度為250～300 mm。填土壓實密度應(yīng)滿足路面下600 mm內(nèi)不小于0.95，600 mm以下不小于0.93；對于作為市政道路路基填方的，應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（3）結(jié)構(gòu)兩側(cè)需要回填土方的，應(yīng)在兩側(cè)同時回填。

5.5 施工要點

（1）從路基坡腳外2 m放坡開挖工作坑。為保證路基安全，工作坑邊坡采用噴錨混凝土進行防護。工作坑底應(yīng)設(shè)置集水井，及時抽排積水。

（2）隧道明挖段即長沙市地鐵一號線施工區(qū)間段圍護樁樁底標(biāo)高和中立柱樁底標(biāo)高不得大于標(biāo)高線。

（3）嚴(yán)禁雨季施工。施工前要加強安全措施，防止基坑和路基坍塌，并作好防洪準(zhǔn)備，嚴(yán)禁基坑在水中浸泡。

6 基坑施工監(jiān)測

6.1 監(jiān)控量測布置

測點布置見圖3～圖4。

圖3 測點布置平面（單位：m）

圖4 測點布置縱斷面

現(xiàn)場監(jiān)控量測目的是對現(xiàn)場隧道圍巖及周邊土體的穩(wěn)定性、判斷隧道支護襯砌設(shè)計是否合理、圍護結(jié)構(gòu)是否安全、輔道頂進是否按照設(shè)計要求和施工方法是否正確進行檢驗。

監(jiān)測基準(zhǔn)點設(shè)于變形影響區(qū)（基坑邊外30 m）外，每測區(qū)不少于3個，以便相互校核；對于其他測點，應(yīng)加強保護，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)與完整［9-10］。

6.2 監(jiān)控量測結(jié)果

（1）地表沉降控制標(biāo)準(zhǔn)

地表沉降控制標(biāo)準(zhǔn):地表最大下沉量為30 mm，隆起量為10 mm；管線差異沉降最大值按有關(guān)地下管線部門的要求確定［11］。

（2）基坑周邊地點沉降

圖5為地表沉降實測曲線，所測地表測點最大沉降點為18 mm。距離基坑邊距離越近，沉降越大，影響范圍約為11 m，影響范圍外地表幾乎不受基坑開挖影響。

圖5 地表沉降曲線

（3）圍護結(jié)構(gòu)水平位移

圖6a為明挖段起點測斜孔水平位移實測曲線。澆筑底板混凝土后位于基坑標(biāo)準(zhǔn)段的測斜孔水平位移逐漸趨于穩(wěn)定，最大水平位移值為30 mm，方向朝向基坑內(nèi)側(cè)。

圖6b為明挖段中點測斜孔水平位移實測曲線。在澆筑底板混凝土后位于基坑標(biāo)準(zhǔn)段的測斜孔水平位移逐漸趨于穩(wěn)定，最大水平位移值為32 mm，方向朝向基坑內(nèi)側(cè)。

圖6c為明挖段終點測斜孔水平位移實測曲線。在澆筑底板混凝土后位于基坑標(biāo)準(zhǔn)段的測斜孔水平位移逐漸趨于穩(wěn)定，最大水平位移值為34 mm，方向朝向基坑內(nèi)側(cè)。

由圖6可以看出:水平位移隨開挖深度的增加逐漸增大，最大位移發(fā)生的深度也隨開挖逐漸向下移動，基本位于當(dāng)前工況的開挖面處，位移隨深度分布曲線呈兩頭小中間大的形狀，待主體結(jié)構(gòu)澆筑底板混凝土后，變形逐漸趨于穩(wěn)定。由此可知:及時安裝支撐、嚴(yán)格控制超挖、盡量減小坑底土體暴露時間是減小圍護結(jié)構(gòu)變形的有效措施。

（4）立柱隆沉

立柱隆起變形隨時間變化曲線如圖7。結(jié)構(gòu)柱的隆沉變形對整個支撐體系的受力和基坑的穩(wěn)定影響較大。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示:在基坑開挖階段，受土體卸載作用，立柱不斷隆起，最大隆起變形9.9 mm；隨著內(nèi)部結(jié)構(gòu)混凝土的澆筑，立柱隆起值略有減小，各測點累計變形量差異很小。

圖6 測斜管水平位移曲線

圖7 立柱隆起變形隨時間變化曲線

基坑的水平位移小于40 mm；地表最大下沉量為18 mm，小于30 mm，隆起量小于10 mm，管線差異沉降最大值均小于地下管線部門的要求［12］。

7 結(jié)論

大量工程實踐表明，在基坑開挖過程中，須對基坑變形進行有效地控制，否則將會影響到鄰近建筑物的結(jié)構(gòu)安全和正常使用，也會破壞周圍交通干道以及各種地下管線，對工程安全造成巨大隱患。本文基于漁業(yè)路隧道明挖段深基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，得出如下結(jié)論:主體基坑地表最大下沉量為18 mm，地下連續(xù)墻水平位移實測值約為30 mm，隆起最大變形不超過10 mm，均滿足相關(guān)規(guī)范變形控制標(biāo)準(zhǔn)?；又ёo體系的變形及內(nèi)力均在可控范圍內(nèi)，所選施工方法有效地克服了富水厚砂復(fù)雜地質(zhì)條件，基坑變形得到了有效控制。在確?；庸こ瘫旧戆踩院头€(wěn)定性的條件下，也保證了鄰近建筑物和周圍交通干道及各種地下管線的結(jié)構(gòu)安全和正常使用，支護結(jié)構(gòu)選型合理，設(shè)計方法正確。