軟土地基頂進(jìn)工作坑施工技術(shù)探討

權(quán)緒良 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司工務(wù)部

隨著我局平改工作的進(jìn)一步推進(jìn)，平改立施工技術(shù)也在不斷地完善。軟土地基頂進(jìn)工作坑施工在平改立工程中所占比例雖然不算較大，但在一定區(qū)域內(nèi)客觀存在,我局部分線路在長三角區(qū)域等河口和臨河區(qū)域范圍內(nèi)，該區(qū)域范圍內(nèi)的軟土具有含水量高，孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、靈敏度高等特點(diǎn)，再加之軟土地基的性質(zhì)因地而異，因?qū)佣?，不可預(yù)見性大，在施工過程中，措施不到位就會出現(xiàn)重大質(zhì)量、安全事故，基坑安全了，基坑周邊建筑物、道路、桿管和運(yùn)營的鐵路也就安全了，基坑內(nèi)一切作業(yè)（如坑底加固、箱體的預(yù)制、箱體頂進(jìn)等）及設(shè)備、人員的安全才能得到安全保障。

1 基坑支護(hù)

基坑支護(hù)是確保施工安全的重要步驟，在軟土地區(qū)基坑開挖施工后，支護(hù)結(jié)構(gòu)周圍的土壓力及水壓力很容易失去平衡，從而造成墻體變形位移，因此，必須利用合理的頂進(jìn)工作坑支護(hù)技術(shù)，以確保滿足圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形要求，確保施工環(huán)境的安全。頂進(jìn)工作坑的支護(hù)形式種類繁多，軟土地基道口平改立頂進(jìn)工作坑常見的支撐有：鋼筋混凝土排樁外加水泥攪拌樁作止水帷幕和地下連續(xù)墻型式。根據(jù)基坑周圍環(huán)境情況，支撐又分單層和雙層，施工過程中，如果頂進(jìn)工作坑平面面積很大，開挖深度5 m-6 m，應(yīng)采用單層支撐。當(dāng)基坑面積很大，深度超過6 m時，周邊建筑物距基坑較近時，就應(yīng)考慮采用雙層支撐。除此之外，還有土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)、門架式支護(hù)結(jié)構(gòu)、懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)等支護(hù)結(jié)構(gòu)，具體支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)資料和施工條件確定。

軟土地質(zhì)下施工基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，由于軟土地基存在含水量高，空隙比大及自立性差等特性，支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工往往會受到眾多因素影響而達(dá)不到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。如：在支護(hù)結(jié)構(gòu)施工過程因土質(zhì)變化導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)垂直度出現(xiàn)較大的偏差，進(jìn)而形成圍護(hù)開叉、滲水；支護(hù)結(jié)構(gòu)基底軟弱土未做處理而造成支護(hù)結(jié)構(gòu)沉降，進(jìn)而導(dǎo)致支護(hù)開裂；支護(hù)樁、墻接頭處止水措施不到位將會造成滲水、管涌，進(jìn)而導(dǎo)致支護(hù)位移、傾覆；采用地墻或鉆孔樁圍護(hù)時，由于護(hù)壁泥漿含砂率過高或孔壁坍塌，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)砼夾渣或斷裂，進(jìn)而導(dǎo)致基坑垮塌等。

故此，在軟土地基下施工基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)時，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際工況在方案中制定合理、有效的防支護(hù)沉降、位移、滲漏水、管涌等措施，同時在施工過程中應(yīng)對垂直度、支護(hù)底注漿、支護(hù)接縫處的止水處理、砼澆筑等關(guān)鍵工序做重點(diǎn)控制，盡可能的將支護(hù)結(jié)構(gòu)存在的質(zhì)量及安全隱患降至最低。

2 基坑挖土

軟土地區(qū)基坑土方開挖時，要在各類支護(hù)完成后，圍護(hù)樁強(qiáng)度到達(dá)設(shè)計(jì)要求后，施工單位要對開挖前的準(zhǔn)備工作、支護(hù)情況進(jìn)行自檢，然后報監(jiān)理單位申請簽發(fā)開挖許可證，待獲得開挖許可證后，方可進(jìn)行工作坑的開挖，開挖過程中必須嚴(yán)格按照已制定的施工方案的順序進(jìn)行開挖，不得亂挖、超挖，確保支護(hù)體系受力均勻。工作坑開挖應(yīng)采取分層、分片進(jìn)行開挖，挖掘機(jī)一般情況下，從頂進(jìn)方向的前方向后方“后退式”開挖；小型挖掘機(jī)水平挖土和長臂挖掘機(jī)垂直輸送相結(jié)合的開挖方法。當(dāng)挖至離設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高20 cm時，須采用人工挖土的方法平整基坑，不得超挖與擾動基底土。

3 基坑降排水

基坑降排水是頂進(jìn)工作坑施工中重要環(huán)節(jié)，它直接影響到基坑施工的安全和質(zhì)量，頂進(jìn)工作坑的掘進(jìn)深度較大，經(jīng)常會遇到地下水滲漏的問題，為了確保后續(xù)工程施工的有序性，施工企業(yè)要根據(jù)設(shè)計(jì)文件，對作業(yè)區(qū)域地下水的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行確定，包括地下水位置、地下水水位、地下水存儲形式、地質(zhì)結(jié)構(gòu)抗?jié)B性等，施工單位應(yīng)提前制訂相關(guān)的預(yù)防措施，進(jìn)行地下水外滲的預(yù)防。除了做好預(yù)防措施外，施工單位還需要提前制訂好應(yīng)急管理措施，如果突發(fā)地下水噴涌事故，施工單位可以及時做出應(yīng)對，將損失控制在最低，確保施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。降水運(yùn)行應(yīng)注意以下事項(xiàng):a必須在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)全封閉后才能進(jìn)行降水井抽水。b需在坑內(nèi)地基加固施工完成后，方可成井施工。c預(yù)抽水應(yīng)提前在基坑開挖前10～20天左右或更早進(jìn)行，水泵在降水時可隨井內(nèi)水位即時開泵與關(guān)泵，根據(jù)開挖進(jìn)度，控制井內(nèi)水位在一定深度內(nèi)。

4 基坑地基加固

工作坑內(nèi)地基加固，頂進(jìn)工作坑開挖后，箱涵位于軟土層，其地基承載力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于箱涵最大地基壓力，不能滿足要求，故開挖前必須對工作坑地基進(jìn)行加固。頂進(jìn)工作坑內(nèi)地基加固一般采用水泥攪拌樁加固，樁徑和有效樁長由設(shè)計(jì)確定，平面布置形式有梅花或等邊三角。坑內(nèi)地基加固的目的就是要滿足箱涵施工要求。

5 鐵路地基加固

由于鐵路與基坑位置較近，鐵路下地質(zhì)情況與基坑內(nèi)地質(zhì)相同，地基承載力同樣不能滿足要求。一般情況下采取箱涵頂進(jìn)前，在鐵路線路上架設(shè)便梁，鐵路下拉槽施工高壓旋噴樁進(jìn)行地基加固，加固后的線路地基滿足箱涵頂進(jìn)就位后，線路不發(fā)生沉降的要求。

6 基坑施工監(jiān)測

在頂進(jìn)工作坑施工過程中，施工監(jiān)測貫穿整個工程的施工過程，因此，在實(shí)際操作中，施工單位除了做好前期測量設(shè)備精度調(diào)整工作之外，還需要做好監(jiān)測人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，減少人為操作失誤對監(jiān)測結(jié)果的影響，從而減少監(jiān)測結(jié)果對基坑穩(wěn)定性判斷的失誤。監(jiān)測范圍的確定：頂進(jìn)工作坑周邊地表、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、鄰近基坑邊的各類建筑物及既有鐵路的路基；監(jiān)測內(nèi)容包括：基坑周邊地表沉降、圍護(hù)結(jié)構(gòu)沉降及水平位移、鐵路路基沉降及水平位移、建筑物沉降、水平位移、傾斜及裂縫監(jiān)測。監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)：監(jiān)測工作必須事先確定報警值，各監(jiān)測項(xiàng)目報警值依據(jù)設(shè)計(jì)文件、相關(guān)規(guī)范確定，應(yīng)滿足工程設(shè)計(jì)、地下設(shè)計(jì)及周邊環(huán)境被保護(hù)對象的控制要求，必要時組織專家對監(jiān)測控制值和警戒值進(jìn)行論證。根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)及規(guī)范要求，各項(xiàng)監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 各項(xiàng)監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)

監(jiān)測頻率：監(jiān)測項(xiàng)目的頻率一般情況下應(yīng)1次/天，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)警值和監(jiān)測數(shù)據(jù)變化較大或者速率加快，應(yīng)提高監(jiān)測頻率至1次/2 h。

7 結(jié)束語

在進(jìn)行軟土地基頂進(jìn)工作坑開挖施工中，設(shè)計(jì)單位要科學(xué)地進(jìn)行地質(zhì)勘探，準(zhǔn)確掌握地質(zhì)資料，盡可能采用多種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行比較和驗(yàn)算，選擇合理的支護(hù)形式；施工單位要根據(jù)設(shè)計(jì)文件仔細(xì)研究設(shè)計(jì)圖紙，根據(jù)軟土地基頂進(jìn)工作坑施工要求，應(yīng)用合適的頂進(jìn)工作坑支護(hù)技術(shù)。自2014年至今，在上海局管內(nèi)道口平改立工程施工中，軟土地基頂進(jìn)工作坑有77處之多，在設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、設(shè)備管理等參建單位的共同努力下，嚴(yán)格遵循軟土地質(zhì)設(shè)計(jì)、施工特殊要求，克服軟土地質(zhì)的施工不便困難，軟土地基頂進(jìn)工作坑施工中沒有發(fā)生任何安全、質(zhì)量事故，為今后同類型的施工積累了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)。