深基坑施工對(duì)鄰近高鐵橋梁影響研究

文∕向建彬

1 前言

現(xiàn)階段我國各地開展的深基坑施工工程越來越多，但這就也使得工程施工階段很多問題的發(fā)生頻率直線上升。為此，工程團(tuán)隊(duì)需要對(duì)鄰近高鐵橋梁的深基坑工程進(jìn)行考察，分析施工中的常見問題，并尋找出最終的解決方法，從而提升深基坑工程施工的安全性。

2 深基坑施工對(duì)鄰近高鐵橋梁產(chǎn)生的具體影響

深基坑工程是一項(xiàng)施工難度極高、流程繁瑣的建設(shè)工程，工程團(tuán)隊(duì)總是會(huì)在該工程的施工階段面臨很多問題，而這些問題如果處理不好就會(huì)導(dǎo)致地層不穩(wěn)定、地下水位上下波動(dòng)大、地表凹陷等情況出現(xiàn)，而這些情況又會(huì)進(jìn)一步危及鄰近高鐵橋的穩(wěn)定性，而高鐵橋梁的穩(wěn)定性又關(guān)系到居民出行的安全性。由于全國各地大力開展基礎(chǔ)建設(shè)，深基坑工程的建設(shè)規(guī)模越來越大，工程數(shù)量也越來越多，很多深基坑工程的施工場(chǎng)地都在高鐵橋附近，這就使得深基坑施工波及鄰近高鐵橋梁，進(jìn)而影響高鐵橋梁的安全運(yùn)行。地表變形是深基坑施工時(shí)發(fā)生頻率較高的問題之一，工程人員會(huì)通過測(cè)量地層損失的數(shù)據(jù)檢測(cè)地表是否出現(xiàn)變形。一般情況下，如果地表不能排水，那么在施工時(shí)就容易出現(xiàn)地層損失的情況；不過，有些時(shí)候在地層排水沒有出現(xiàn)問題的情況下，土層變化固結(jié)也會(huì)導(dǎo)致地層損失[1]。

現(xiàn)階段，工程技術(shù)人員已經(jīng)根據(jù)土層變化的情況研究出了很多數(shù)據(jù)測(cè)量方法，但是使用其中大部分方法的前提條件是地層不能正常排水，卻沒有將土層固結(jié)劃分到前提條件的范疇之內(nèi)。同時(shí)，盡管以土層非正常排水作為前提條件的測(cè)量方法也并不是一步到位的，技術(shù)人員必須通過不斷驗(yàn)算和調(diào)整才能保證最終得出結(jié)果的準(zhǔn)確率。另外，土層固結(jié)之后出現(xiàn)的狀況也并不是技術(shù)人員可以預(yù)知的，因此技術(shù)團(tuán)隊(duì)難以就土層固結(jié)的情況研究出一種全面有效的測(cè)量方法。

3 深基坑工程中的常見問題

3.1 工程措施缺乏時(shí)效性

由于深基坑工程團(tuán)隊(duì)的施工人員素質(zhì)存在局限性，再加上工程管理者的組織能力不足，故而當(dāng)工程團(tuán)隊(duì)對(duì)工程施工階段的問題實(shí)施工程措施時(shí)，并不能確保措施的時(shí)效性。而對(duì)于某些問題，如果沒有第一時(shí)間采取對(duì)應(yīng)措施，那么就會(huì)加大問題的影響力度。

深基坑工程施工示意圖

3.2 施工環(huán)境存在安全隱患

一般情況下，在工程開工之前建設(shè)單位都會(huì)對(duì)開工條件進(jìn)行檢查，在確保所有條件都能滿足后才會(huì)正式通知施工團(tuán)隊(duì)開始施工。然而，深基坑工程卻并非如此。很多深基坑工程的開工都是在緊急情況下，這就導(dǎo)致施工團(tuán)隊(duì)所面臨的施工環(huán)境尚未被完全清理，工程場(chǎng)地中存在大量的安全隱患，從而引發(fā)安全事故的概率也會(huì)直線上升[2]。

3.3 該類型工程存在大量不穩(wěn)定因素

深基坑工程屬于巖土類工程，但是這類工程普遍存在大量不穩(wěn)定因素。技術(shù)人員無法準(zhǔn)確考察實(shí)際土層會(huì)出現(xiàn)的具體情況，這就導(dǎo)致在工程設(shè)計(jì)階段會(huì)有很多情況是技術(shù)人員考慮不到的，而且工程團(tuán)隊(duì)也沒有對(duì)這些情況做相應(yīng)的防護(hù)措施，進(jìn)而導(dǎo)致安全事故發(fā)生。

3.4 數(shù)據(jù)誤差現(xiàn)象嚴(yán)重

上文中我們提到，很多深基坑工程都是在施工場(chǎng)地尚未清理完全的基礎(chǔ)上進(jìn)行施工的，所以設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)并不能對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行全面勘察。同時(shí)，工程團(tuán)隊(duì)能夠考察的區(qū)域并不能代表整個(gè)土質(zhì)水文的實(shí)際情況。由于深基坑工程一般都是采取招投標(biāo)的形式來確定工程承包方的，故而很多承包方出于自身利益的原因，會(huì)直接將不完整的考察結(jié)果制定為正式的勘察數(shù)據(jù)；在施工階段如果出現(xiàn)任何問題都需要由施工團(tuán)隊(duì)全權(quán)負(fù)責(zé)，給工程施工埋下了很多的安全隱患。

4 減少深基坑施工對(duì)鄰近高鐵橋梁不良影響的有效方法

4.1 設(shè)計(jì)階段的預(yù)防措施

鄰近既有高鐵線路的新建交通土建工程，應(yīng)在設(shè)計(jì)研究階段就充分考慮其影響。從多種渠道減少深基坑的開挖覆蓋面和深度，例如新建線路選線盡可能遠(yuǎn)離既有高鐵線路、提高承臺(tái)等地埋結(jié)構(gòu)物、加固軟基和換填的處理工藝上減少開挖等多種措施。

4.2 土方開挖

4.2.1 開挖措施

在深基坑施工的土方開挖工作中，工程團(tuán)隊(duì)會(huì)面臨兩種不同的情況，一種是縱向分段，一種是豎向分層次。對(duì)于豎向分層次的情況，工程團(tuán)隊(duì)需要考慮支撐的間距，并提前檢查好工程設(shè)備的運(yùn)行情況，在這些因素準(zhǔn)備充足之后才能正式開工。對(duì)于縱向分段的情況，工程團(tuán)隊(duì)需要安排相應(yīng)人員對(duì)工程場(chǎng)地進(jìn)行全面勘查，并在設(shè)計(jì)好細(xì)致的開挖規(guī)劃之后才能開工。

4.2.2 具體的準(zhǔn)備工作

首先，工程團(tuán)隊(duì)必須提前對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行清理，將雜物打掃干凈，以排除影響施工的阻礙因素；其次，在開挖深基坑時(shí)，需要抽取地下水，工程團(tuán)隊(duì)可以提前設(shè)置好相應(yīng)的排水通道和排水池，同時(shí)提前在排水池內(nèi)預(yù)留好沉淀區(qū)域，這樣就能夠確保排水內(nèi)的固體物質(zhì)不堵塞水池。另外，由于在后期的施工階段，工程團(tuán)隊(duì)需要監(jiān)測(cè)點(diǎn)來測(cè)量和檢查相關(guān)數(shù)據(jù)，因此工程團(tuán)隊(duì)還要確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置。

4.2.3 開挖流程

在土方開挖施工的初期階段，準(zhǔn)備工作是必不可少的。由于不同深基坑工程的施工強(qiáng)度各有不同，所以工程團(tuán)隊(duì)可以在建造連續(xù)墻時(shí)將施工強(qiáng)度作為墻體混凝土相關(guān)數(shù)據(jù)的參考標(biāo)準(zhǔn)。在確定準(zhǔn)備工作到位之后，工程團(tuán)隊(duì)還要按照工程的實(shí)際情況確定施工方法；在開挖工作開始之后，工程團(tuán)隊(duì)的管理人員要安排施工工人操作挖掘機(jī)進(jìn)行施工，整個(gè)流程必須分層遞進(jìn)；當(dāng)開挖到一定層數(shù)之后，工程團(tuán)隊(duì)必須安置鋼結(jié)構(gòu)來保證工人的人身安全[3]。

4.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)是為了確保基坑穩(wěn)定性而建造的結(jié)構(gòu)，所以工程團(tuán)隊(duì)必須對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工予以足夠的重視。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工前期，工程管理者和審計(jì)人員需要對(duì)鋼架進(jìn)行全面檢查，特別是檢查鋼架的材料、強(qiáng)度等方面的情況；在安置結(jié)構(gòu)時(shí)施工人員還需要將其順直，以此確保圍擋和支撐結(jié)構(gòu)受力正常。其次，工程團(tuán)隊(duì)要將剪切傳遞理論應(yīng)用到圍護(hù)樁施工工序當(dāng)中，在連接支撐結(jié)構(gòu)時(shí)提前考慮到基坑回彈的情況，并預(yù)留一定空間來應(yīng)對(duì)這一情況[4]。通常情況下，基坑會(huì)出現(xiàn)一定程度的變形，但是如果基坑出現(xiàn)了超出預(yù)定情況的變形，這時(shí)工程人員應(yīng)該與設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通，嘗試以增加支撐軸力的措施改變變形狀態(tài)；但是對(duì)于變形程度較高的情況，工程團(tuán)隊(duì)則需要利用被動(dòng)區(qū)注漿的措施來控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)位置移動(dòng)的情況；而對(duì)于支撐軸力超出考慮范圍的情況，工程團(tuán)隊(duì)可以增加支撐的數(shù)量，以此強(qiáng)化支撐的穩(wěn)定性。

4.4 采用合適的數(shù)值模擬方法

在工程技術(shù)領(lǐng)域中，ABAQUS 被視為功能最強(qiáng)大的數(shù)據(jù)模擬軟件。深基坑工程的施工人員可以借助這一軟件的優(yōu)勢(shì)作用，構(gòu)建不同種類的數(shù)據(jù)模擬庫，從而解決工程施工過程中出現(xiàn)的各種復(fù)雜問題。除此之外，技術(shù)人員還可以利用這個(gè)軟件來模擬深基坑施工的實(shí)際情況，從而分析出深基坑施工對(duì)鄰近高鐵橋梁是否會(huì)造成不良影響。

5 結(jié)語

總而言之，在深基坑施工中的很多因素會(huì)對(duì)鄰近高鐵橋梁產(chǎn)生不良影響，進(jìn)而出現(xiàn)缺乏時(shí)效性、施工環(huán)境存在安全隱患、該類型工程存在大量不穩(wěn)定因素、數(shù)據(jù)誤差現(xiàn)象嚴(yán)重等問題；而工程團(tuán)隊(duì)必須從關(guān)注土方開挖的重要性和圍護(hù)機(jī)構(gòu)等方面入手，采取相應(yīng)的措施來提升深基坑施工的安全性，從而減少深基坑施工對(duì)鄰近高鐵橋梁造成的不良影響。