复杂地质工况下明挖基坑施工技术分析

复杂地质工况下明挖基坑施工技术分析

孔祥东

中铁隧道局集团建设有限公司 广西 南宁市 530000

摘要：综合管廊工程施工项目规模大、工期长、工序多、不可预见的因素多，增加了施工的安全隐患以及难度。综合管廊工程施工风险很大，必须综合考虑，保证施工方案的合理性和安全性，引入先进的施工技术与工艺，提高综合管廊施工技术水平。

关键词：复杂地质工况；明挖基坑；施工技术

某综合管廊工程横穿从高架桥PW0030与PW0031桥桩之间穿过。施工范围车流量较大，施工期间不能断交，现状地面道路分布的主要管线有DN1000mm污水管道、DN1400mm给水管道、DN600mm雨水管道、DN400mm污水管道及其他电力管线。

1深基坑明挖工程施工原则

总体施工遵循施工安全、质量为核心原则，以保证安全为前提，加强车站各工序间施工的协调，按照“先主体、后附属、平面多工序、立体多层次”的方式组织生产，充分发挥施工企业在复杂地质条件下修建城市地铁的能力。按照“技术可行、经济合理”的原则进行施工组织方案比选，优化人、财、物、机等资源配置。均衡施工工期与安全质量关系，以施工管理体系为推行标准化管理，落实工作流程管理，强化机械化、工厂化、专业化、信息化的“四化”支撑作用。要确保工程项目的早上场、早开工、早开通、早受益，和工程项目安全、优质、高效施工，一次成优，使安全、质量、工期、文明施工及环境保护等目标得以实现。

2施工方案的选择

2.1开挖方式

工程地质条件复杂：南侧围岩为强风化基岩，受地质构造影响严重，岩体极其破碎，极易失稳；北侧围岩为粉质粘土及粉土，均为饱和状态。结合实际情况及相关工程经验，围岩地层复杂，主要由泥质砂岩、饱和软塑状粉质黏土及饱和粉土构成。开挖范围内基坑侧壁土质不均匀，强风化基岩岩体极其破碎，极易失稳；饱和粉质粘土呈软塑状，存在基坑两侧土质不一的偏压情况且开挖范围在地下水位以下，不具备暗挖施工的地质条件，故决定采用明挖施工。

2.2基坑开挖

明确施工区域周围的地质、地下管线布设等基本情况并对建筑周围环境进行监测，如裂缝、倾斜、沉降、位移等项目。根据实际情况进行分层开挖，将每一层开挖高度控制在1.2 m左右。为了确保桥梁基坑结构具有更高的稳定性，应将基坑放坡挖掘至托换梁的底部且控制放坡比例为1∶1。为避免在后续施工中桥梁两端结构受到交通的影响，需要在施工区域周围设置围护桩，起防护作用，以网喷支护为宜。

2.3基坑降水

根据现场勘测资料，拟建综合管廊暗挖段地下水埋深6.3～6.8m，水量较大，有季节性渗流，水位变幅为1.0～2.0m/a，应充分考虑地下水对工程的影响，采取相应的降水及排水措施。根据场地内土质特点及地下水渗透系数，采用轻型井点+管井降水的方式，基坑外侧采用管井降水，用潜水泵抽水，基坑内侧退台处采用轻型井点降水真空泵抽水。管井间距10m，井深20m；轻型井点降水井井深15m，间距1m。

3施工方法

3.1冲击钻灌注桩施工

选择净空要求较小的冲击钻施工，灌注桩钢筋笼长度为17.5m，由于桥下可利用的净空仅为9m，钢筋笼需分3节吊装，每节钢筋笼长约6m。钢筋笼加工完成后运至灌注桩施工区附近存放，吊装钢筋笼时利用吊车配合运输车运至桩孔附近。采用2台钻机划分作业区域，由于灌注桩之间距离较近，为保证孔壁稳定，防止塌孔，每台钻机采用“跳打”方式，间隔成孔。

3.2托换桩与承台施工

测量与放样托换桩的中心位置并根据桥梁明挖基坑施工下部结构的净空条件，采用冲击钻机的方式进行托换桩施工。尽量保证护壁厚度在 150 mm 左右，每节的挖掘深度为1 m，将桩钢筋探入托换梁内部1 m处，在每一根托换桩结构上都预埋两个钢筋计，以确保能够在后续托换过程中更精准测定桩基内力变化情况。施工时应注意桩基底部位置沉渣的厚度，避免因沉渣过厚造成顶升沉降过大，影响整体施工质量和结构精度。承台施工前应清理桩顶的浮浆、浮渣，对于顽固部分可做凿除处理，承台高度包括预顶承台及预顶空间两部分，具体根据实际情况确定。通过砖砌外模的方式进行承台施工，确保桩在承台内5 cm处，每个承台应埋设2块钢板并预留出气孔，能保证混凝土浇筑的密实度。托换大梁施工中，采用砂子作为填充材料，回填到换梁底部的设计标高位置并对托换梁底部的垫层进行施工。

3.3降水井施工

根据现场实际情况，拟在土方开挖前采用旋挖机工艺进行管井成孔，设计管井口径为800mm，钻孔内置入管径400mm井管和不大于含水层厚度的滤水管，井管必须扶正安装，保证井管位于钻孔正中，以利于填砾厚度均匀。在井管安装前，需要对成孔的降水井进行测量，如井底沉渣过厚，必须进行清渣工作，保证孔底沉渣厚度<30cm。井管采用直径400mmPVC波纹管，下管前必须测量孔深，孔深符合设计要求后，开始下井管。在降水井的成井施工阶段要边施工边抽水，即完成一口投入运行一口，力争在基坑开挖前，将基坑内地下水降到基坑底开挖面以下1.0m深，抽水过程中经常用测绳测量水位，水位降到设计深度后，即暂停抽水，观测井内的水位恢复情况。在降水井、水泵、管路安装完毕正常抽水情况下，做好各项质量及降水运行的记录，及时分析整理、绘制各种必要的图表，以合理指导降水工作。为保证施工期间降水顺利进行，保证顺利施工，现场设置后备发电机组，确保连续降水。

3.4边坡防护

施工工艺流程：开挖作业面→修坡（初喷）→成孔（打入钢花管）→安装锚杆（钢花管无此工序）→锚孔高压注浆→挂网、焊接加强筋→喷射混凝土→下一层土开挖。边坡防护采用锚喷网联合支护形式。边坡随挖随支，防护前及时清理边坡面松石及虚土，为了确保边坡的稳定，采用5cm厚的素喷混凝土对边坡进行防护。在区间放坡开挖的一级、二级坡面上采用锚网喷支护，喷80mm厚的C25混凝土，挂设Φ6@200×200钢筋网，纵、横间距为2m。在初喷混凝土完成后，搭设钻孔平台，钻设锚杆孔，用砂浆泵注浆，安装锚杆。锚杆间距为150cm×150cm，梅花形布置，锚杆长3.0m，采用φ22砂浆锚杆。在锚杆安装完成后挂设φ8钢筋网片，钢格尺寸为15cm×15cm。喷射混凝土在锚杆及钢筋网施作完成后，并报现场技术主管、监理工程师检查，合格后才能开始作业。补喷混凝土满足设计厚度为10cm。

3.5基坑监测

该工程基坑施工区域周围3倍基坑开挖深度范围内地下管线、周边土体、构筑物和基坑围护结构本身作为本工程监测及保护的对象，以基坑围护施工和开挖施工为监测工作的重点阶段。监测项目设置内容：坡顶水平位移；坡顶竖向位移（沉降）；地表及坡面裂缝观测；地面沉降；地下水位监测；基坑邻近建筑物（构筑物）。施工过程中在基坑周边和基坑围护结构上共设置检测点163个，基坑开挖的不同时期每个监测点在不同时间进行了42次检测，通过位置坐标和高程来监测水平位移和竖向位移。经数据统计，所有监测点的水平位移单次变化量一般在0～1mm，最大单次变化量为2mm，累计变化量为0～4mm。所有监测点的竖向位移单次变化量一般在0～1mm，最大单次变化量为1mm，累计变化量为0～3mm。在整个施工过程中没有发生管道破损、泄漏情况，周边建筑无裂缝，周边道路（地面）无裂缝、沉陷。

4结论

工程克服了土质不均匀、强风化基岩岩体碎失稳和基坑两侧土质不一的复杂地质情况，提出“冲击钻灌注桩+钢支撑”支护的明挖施工方法，形成了一套完整的工艺流程，做到既能保证工期，又能保证开挖过程中周边土体的稳固，为后期施工提供一个安全的作业环境。

参考文献：

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[3]苏志华,张鹏,漆昌勇,等.复杂条件下多种支护组合形式的深基坑施工技术概述[J].北方建筑,2021,6(3):66-70.