銅陵市北京西路下穿銅陵火車站工程深基坑施工方案對比及分析

■劉錦軍 ■南京上鐵地方鐵路開發有限公司，江蘇 南京 210036

1 工程概況

本工程地點位于蕪銅鐵路終點銅陵西站，北京西路與銅官大道T形交叉口北側。為銅陵市北京西路下穿蕪銅鐵路銅陵西火車站工程建設，目的是完善城市路網，解決老城區與政府行政中心交通困難，新建下穿鐵路立交橋。設計北京西路由南向北依次下穿銅官大道、銅陵站站前廣場、站房、銅陵站站場股道后，主線接入蕪銅路與泰山大道交叉口。

分別在鐵路站場南北兩側設置頂進工作坑，南側工作坑位于蕪銅鐵路線南側，銅官大道北側，框架7 在南側工作坑內預制，然后進行頂進施工;北側工作坑位于站場以北，框架9 在該工作坑內預制，然后再向南頂進施工。線路下框架7 與框架9 間設置現澆段1。

2 基坑情況介紹

南側工作坑最深處開挖深度12.3m，寬度為34m，長度89m。北側工作坑最深處開挖深度10.4m，寬度34m，長度55m。采用明挖順作法施工，2 孔13m 分離式框架頂進下穿既有銅陵火車站站場。

表1 周邊建筑物距離主基坑尺寸

擬建工程位于銅陵市老火車站附近，交通較方便。場地位于長江二級及三級階地上:K0 +600～720 及K0 +990～K1 +630 位于二級階地上，K0 +720～990 位于三級階地上。地形略有起伏，地面標高約在19m～35m 之間。場地內地表水系不發育，僅零星分布的水塘中有少量地表水。

勘察期間，于施工結束24 小時后測得各鉆孔穩定水位埋深為3.0～4.0m。地下水隨季節變化，地下水位年變幅約2.0～4.0m。

表2 土層物理力學性質

本工程基坑施工有以下特點:基坑位于原火車站廣場上方，周邊建筑物距離基坑較近，基坑圍護樁基穿越土層較多，樁基施工質量要求高;基坑施工面積較大，基坑周邊荷載分布不均。

根據周圍環境條件，南側主基坑安全等級為一級，要求地面沉降量≤0.1%，圍護結構水平位移警戒值≤0.18%(H 為基坑深度)。本工程基坑開挖深度較深，周邊有保護建筑，環境保護要求高。

3 深基坑施工方案工序對比

結合本工程特點，根據以往基坑支護施工經驗，經過計算、比選不同支護方案，綜合考慮安全、經濟、施工方便可行等因數，原方案提出采用單排鉆孔灌注樁支護加對撐，后為響應業主要求，加快施工進展，根據工程籌劃安排及工期要求，改對撐為雙排樁的方案。兩方案分別簡述如下:

(1)鉆孔樁加對撐方案

①靠既有線一側施打12m 長直徑1.0m 鉆孔灌注樁防護路基，基坑外圍先施工旋噴樁止水帷幕，再打26m 長直徑1.0m 鉆孔灌注樁圍護，在格構式鋼立柱位置處施工直徑0.8m 鉆孔灌注樁。

②開挖基坑至設計^609 鋼管對撐標高以下1.0m 處。

③施工^609 ×16mm 鋼管對撐，施加預壓力。

④開挖至基坑底，同時架西側格構式鋼立柱支撐鋼管橫撐。

⑤修筑排水溝，澆筑底板混凝土、地錨梁。

⑥預制箱身Ⅱ，架D16 型便梁施工便梁支墩，架設D24 型施工便梁。

⑦頂進箱身Ⅱ、就位。

⑧架東側格構式鋼立柱支撐鋼管橫撐，拆除西側格構式鋼立柱，預制箱身Ⅰ，移動便梁。

⑨頂進箱身Ⅰ、就位。

后背梁采用單排1.5m(南側)、1.0m(北側)鉆孔樁加坡頂放坡開挖。地面放坡開挖4m，坡率1:1.5，之后在鉆孔樁圍護下開挖。

(2)雙排樁方案

南側現澆第1 段框架基坑、南側頂進基坑的圍護方式由直徑1.0m@1.1m L=26M 鉆孔樁加對撐改為直徑1.5m@1.6m L=25M 雙排鉆孔樁，前后排樁中心距6m，剛架梁厚度1.2m。

北側頂進基坑的圍護方式由直徑1.5@1.6 L=22 鉆孔樁加對撐改為直徑1.5m@1.6m L=25M 雙排鉆孔樁，前后排樁中心距6m，剛架梁厚度1.2m。

4 雙排樁圍護基坑計算

基坑設計深度12.3m，基坑安全等級為一級，采用《國家行業標準—建筑基坑支護技術規程(JGJ120 -2012)》進行設計計算。

(1)基坑周邊荷載

地面超載:20kPa。

(2)擋土墻

擋墻類型:雙排樁;

嵌入深度:12.7m;

后排樁長:25m;

混凝土等級:C30;

樁徑:1.5m;

前排樁間距:1.6m;

后排樁間距:1.6m;

剛架板厚:1.2m;

(3)變形內力

(4)整體穩定驗算

(5)抗傾覆驗算

(6)墻底隆起驗算

5 兩種方案實施對比

(1)鉆孔樁加對撐方案

基坑兩側單排樁:基坑深12.3m，采用單排Φ100cm 鉆孔樁作為圍護結構，排距1.1m，樁長26m，Φ609* 16 鋼管對撐。外圍均采用1 排Φ120cm 高壓旋噴樁隔水，樁長16m。經計算，圍護結構最大水平位移為13.5mm。

基坑后背單排樁:基坑深12.3m，采用單排Φ150cm 鉆孔樁作為圍護結構，排距1.6m，樁長26m，外圍均采用1 排Φ120cm 高壓旋噴樁隔水，樁長12m。經計算，圍護結構最大水平位移為32.4mm。

(2)雙排樁方案

基坑兩側雙排樁:基坑深12.3m，采用雙排Φ150cm 鉆孔樁作為圍護結構，排距1.6m，樁長25m，前后排樁中心距6m，剛架梁厚度1.2m。外圍均采用1 排Φ120cm 高壓旋噴樁隔水，樁長16m。經計算，圍護結構最大水平位移為28.5mm。

(3)經濟工期效果對比

采用單排樁加撐方案:在基坑開挖前需施工完成單側格構柱，方可進行一孔13m 箱體預制施工，待單側箱體頂進結束后，需進行另一側格構柱施工，完成格構柱倒換，方可進行另一側13m 箱體預制及頂進施工，如下圖所示:

圖1 蕪湖側格構柱施工、基坑開挖

圖2 銅陵側箱體預制及頂進施工

圖3 格構柱倒換及蕪湖測箱體預制頂進施工

采用雙排樁施工方案:雙排樁施工完畢后，可直接進行基坑開挖，開挖完畢、基坑封底后，可立即進行兩側箱體同步預制施工，無需等到單側箱體預制頂進結束后，進行格構柱倒換，再行施工另一側箱體的預制及頂進施工，大大減少施工時間，如下圖所示:

圖4 基坑開挖后箱體預制及頂進施工

(4)工序安全及施工復雜性對比

除了有效減少施工工期外，雙排樁施工方案與單排樁加撐方案對比相比，在工序安全性及施工復雜性方面還有如下優點:

單排樁加撐方案加撐數量較大，原設計每3 米設置1 道支撐，南側基坑支撐數量達到30 余根，支撐與格構柱之間焊接、支撐與圍囹之間預應力施工等關鍵部位點施工質量要求高，格構柱倒換后，焊接點處需二次焊接，圍囹需二次施加預應力，過程復雜且存在較大的安全隱患;

單排樁加撐方案對吊裝要求高，因現場施工場地狹小，吊裝機械只能?？吭诨舆厒?，對基坑安全不利，吊裝鋼支撐數量較多，吊裝安全要求高，另外，在箱體頂進期間，頂鐵及管樁需要調運安裝至基坑滑板上方，吊裝頂鐵及管樁需穿越3 米寬的支撐間隙，管樁長度達8 米，油頂及頂鐵吊裝頻率高，吊裝過程極易碰撞到支撐，對基坑安全不利;

采用單排樁加撐方案，挖土施工也具有極大的施工風險，因采用分層開挖，在支撐加設完畢后，基坑內10 米厚度的土方還未開挖，大量的土方需從支撐間隙短駁至基坑上部的運輸車輛中，挖土及運土效率低下，且多臺次的挖掘機械施工對支撐狀態的穩定狀態存在極大的碰撞風險，極易造成基坑圍護失穩;

綜上，原設計方案的單排樁加撐施工方案在工序組織的合理性、施工工效的連續性及安全風險性上均存在問題，通過與業主方、設計方有效溝通，最終本項目基坑方案采取了雙排樁施工方案，在保證安全施工的前提下，各道工序能夠保證連續高效進行，工期計劃得以提前完成，整個項目的經濟效果也得到了有效提高。

6 雙排樁施工方案關鍵點分析

(1)為指導設計與施工、反映基坑側壁土體真實力學效應、檢驗設計施工的可靠性和開挖后基坑土體的穩定狀態，確保工程的順利進行，需對本基坑進行各項監測。

本基坑監測等級為一級。

(2)在土方開挖前，須測得初讀數。施工期間，須做到一日一測;底板澆筑完畢后，須做到兩～三日一測;施工期間可據現場實際情況調整監測頻率;暴雨洪水期間應加強監測頻率。

(3)根據基坑監測結果及時調整土方開挖順序，放慢土方開挖速度。

(4)地面出現裂縫。可灌入水泥砂漿，防止地表水滲入增加坑壁壓力、軟化土體，裂縫周圍地面用水泥砂漿找平。

(5)基坑滲漏水。水量不大時可在坑內滲漏水位置采用棉絮或防水混凝土、砂漿修補封堵;若水量較大，可在支護墻背后開挖至漏水位置下500～1000mm，用密實混凝土封堵;如漏水位置較深，可采用高壓旋噴樁復噴。

7 結束語

(1)通過方案優化，加強過程監控，雙排樁施工方案已順利施工完成，為本項目后續工序提供了充裕的施工時間，鐵路封鎖及慢行周期縮短近2 個月，有效減少鐵路運營損失。

(2)單排樁加撐方案在基坑施工過程中，基坑暴露周期長，對基坑安全極為不利，雙排樁方案可大大減少基坑暴露時間，為今后既有線深基坑施工提供了寶貴參考。

［1］行業標準《建筑基坑支護技術規程》(JGJ 120 -2012).

［2］顏建平.某深基坑工程圍護結構設計與實測分析.施工技術，2011(344):32 -34.

［3］蔣國盛.李紅民等.基坑工程［M］.中國地質大學出版社.2000.