營業(yè)線黏土地基基坑開挖方案探討

陳 松 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海上鐵建筑工程（集團(tuán)）有限公司

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，鐵路的發(fā)展不僅面臨著機(jī)遇，同時也帶來一定的挑戰(zhàn)。鐵路事業(yè)的發(fā)展與鐵路安全要求的提高使得對營業(yè)線施工的要求越來越高，這也就要求施工技術(shù)必須要有更大的提高。深基坑開挖、降、止水與支護(hù)施工技術(shù)在營業(yè)線施工中是一種重要的施工技術(shù)，鐵路施工領(lǐng)域?qū)υ摷夹g(shù)的研究雖然有了一定的基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)，但是在實(shí)際的施工中，仍然會出現(xiàn)一些問題嚴(yán)重的影響了工程安全、進(jìn)度和成本。所以，加強(qiáng)對營業(yè)線施工中深基坑開挖、降、止水與支護(hù)施工技術(shù)的研究是十分有必要的。

1 工程概況

新建立交橋位于前賈鐵路k4+146處，立交道路中心線與前賈線法線夾角為34°。箱體尺寸為6.0 m×5.0 m（凈高×凈寬）。箱體原采用頂進(jìn)法施工，后變更為現(xiàn)澆法施工。前賈線為國鐵Ⅲ級非電氣化鐵路，60 kg/m 鋼軌，無縫線路，YⅡ型鋼筋混凝土軌枕，道床為雙層碎石道床。前賈線為貨運(yùn)線，前賈線最高運(yùn)行速度為80 km/h。

1.1 前賈線K3+970后郝泉道口平改立工程：

根據(jù)工程地質(zhì)勘探資料分析，場地主要由人工填土、黏性土及石灰?guī)r等組成，可劃分5個層次，如下：

第一層雜填土：主要為碎石混粘性土組成，底層埋深0.4 m-0.0.7 m；平均0.6 m，該層全場分布。

第二層黏土：干強(qiáng)度高。層深0.6 m-1.4 m。平均0.9 m地基承載力fak=120 kPa。該層土全區(qū)分布。

第三層含砂姜黏土：較硬巖，淺部發(fā)育有巖溶，硬塑黏土全充填，厚度；1.0 m—4.5 m，平均2.65 m，地基承載力fak=180 kPa。

第四層黏土；干強(qiáng)度高，韌性高。厚度；9.8 m—10.10 m，平均9.95 m。地基承載力fak=200 kPa。

第五層中風(fēng)化石灰?guī)r；硬素黏土全充填，地基承載力fak=2000 kPa。

本工程箱涵底位于第四層黏土，干強(qiáng)度高，韌性高，但遇水即化，穩(wěn)定性急劇降低。厚度；9.8 m—10.10 m，平均9.95 m。地基承載力fak=200 kPa。

1.2 水文、氣候情況

在勘察深度內(nèi)地下水主要類型為賦存于局部含砂漿土層。各個鉆孔測得初見地下水位1.6 m-3.2 m；穩(wěn)定地下水位埋深為1.7 m-3.3 m。主要靠大氣降水及地表徑流補(bǔ)給，并隨季節(jié)與氣候變化，正常年變化1.0 m左右。

2 方案比選

方案1：原方案采用頂進(jìn)法施工，框架涵工作坑設(shè)在前賈鐵路南側(cè)。工作坑尺寸：30.45 m×23.56 m，開挖深度7.0 m。工作坑靠近鐵路側(cè)土質(zhì)按照1：2 坡度設(shè)置，工作坑后側(cè)土質(zhì)按照1：1 坡度設(shè)置，工作坑兩側(cè)均按照1：1 放坡開挖。坡面噴8 cm 厚細(xì)石混凝土，掛Φ8＠200×200 鋼筋網(wǎng)。滑板為0.3 m厚C25 鋼筋混泥土，滑板下設(shè)0.5 m×0.5 m 錨梁，間距2 m；頂進(jìn)后背梁為C25鋼筋混凝土，工作坑分層開挖到位，采用機(jī)械進(jìn)行土層開挖。在基坑頂及底部設(shè)置排水溝及集水井。漿砌片石水溝坑頂設(shè)置在四周，坑底設(shè)置在兩側(cè)，采用M10 漿砌片石水溝，排水溝橫斷面為寬0.5 m，深0.3 m。在水溝較低處后背梁兩側(cè)設(shè)置集水井，集水井內(nèi)設(shè)置污水泵，先做好排水溝，集水坑，水溝流水面低于底板面0.5 m 以下，集水坑比水溝低0.7 m 以上，派專人對工作坑進(jìn)行抽水，并設(shè)專人對工作坑內(nèi)的水溝及集水井進(jìn)行清淤。集水井中積水通過水泵向附近水系排水。

效果：隨著施工的進(jìn)行當(dāng)開挖至黏土層時，已經(jīng)低于地下水位，黏土層遇水即化，發(fā)現(xiàn)基坑兩側(cè)及公路側(cè)基坑有坍塌跡象，采取鋼板樁加固措施。

方案2：經(jīng)現(xiàn)場查看對比咨詢設(shè)計人員意見，提出黏土失水后強(qiáng)度及穩(wěn)定性增強(qiáng)，可保證施工地基強(qiáng)度需要，可沿工作坑內(nèi)外側(cè)增加布設(shè)6 眼Φ60 cm無砂混凝土管井，井深12 m，配合排水溝及集水井共同降水方案。

效果：隨著降水方案的實(shí)施，基坑再次發(fā)生坍塌現(xiàn)象，需多次放緩邊坡坡度。且施工處于雨季，降雨后基坑內(nèi)部為淤泥，挖掘機(jī)械無法進(jìn)入基坑。

方案3：多次現(xiàn)場分析，將頂進(jìn)法施工改為現(xiàn)澆法施工。線路加固：線路采用鉆孔樁+蓋梁，架設(shè)一組D24 型便梁及兩組D16 型托梁。止水帷幕：現(xiàn)澆箱涵工作坑兩側(cè)采用鋼板樁及φ60 三排高壓旋噴樁。降排水方法：降水采用大口井降水或輕型井點(diǎn)降水。開挖方案：現(xiàn)澆箱涵基坑開挖分兩次進(jìn)行，第一次開挖至蓋梁頂以下3.5 m。高壓旋噴樁完成后進(jìn)行第二次拉槽。

效果：首先進(jìn)行第一次拉槽，同時進(jìn)行輕型井點(diǎn)降水實(shí)驗(yàn)，黏土滲透系數(shù)＜0.005，輕型井點(diǎn)降水最大功率降水時，地下水依然無法抽至地面。第二次拉槽前在設(shè)計位置打4 眼φ 60 cm 無砂混凝土管井，由于黏土摩擦力過大，致使無砂混凝土管無法順利打入有效深度，地下水位無法降到可施工高度。

方案4：第一次線下拉槽后，及時對開挖的坡面掛網(wǎng)噴射8 cm 厚M10 水泥砂漿，并在坡腳設(shè)置鋼筋土釘，采用2.5 m 長Φ20 鋼筋間距30 cm，鋼筋插入高壓旋噴樁2 m，露出段0.5 m沿坡面彎曲并與網(wǎng)片連接。第二次拉槽前工作坑兩側(cè)采用鋼板樁及φ60三排高壓旋噴樁作止水帷幕。高壓旋噴樁完成后，第二次拉槽采用長臂挖掘機(jī)及高壓水槍+泥泵進(jìn)行開挖，超挖至設(shè)計位置下0.5 m 處拋填塊石擠淤。基底墊層采用20 cm 厚C20 混凝土墊層。墊層從現(xiàn)澆工作坑中間向兩端設(shè)置2%坡度，墊層兩側(cè)設(shè)置排水溝及集水井。效果：施工得以順利進(jìn)行。

3 施工重難點(diǎn)

（1）地下水豐富，且在雨季施工，開挖部位大部分位置處黏土層，本區(qū)段位置黏土特性：遇水即化，易產(chǎn)生坍塌，且基坑開挖深度大，對鐵路有較大的行車安全隱患。

（2）黏土層滲水性差，摩擦力較大，輕型井點(diǎn)降水抽水能力有限，無砂混凝土管井不能打至有效深度，降水困難。

（3）現(xiàn)澆箱涵底部位于黏土層，地下水位較高。地質(zhì)為軟弱地質(zhì)，地基承載力不足以支撐施工機(jī)械，腳手架搭設(shè)及箱涵制作。

4 解決方案（表1）

表1 重難點(diǎn)與解決方案對照表

5 結(jié)束語

經(jīng)實(shí)踐，既有鐵路下穿工程中基坑開挖施工需注意：

（1）前期工程地質(zhì)及水文情況調(diào)查仔細(xì)，且需根據(jù)實(shí)際季節(jié)性變化實(shí)時監(jiān)測，隨時調(diào)整相應(yīng)的施工方案；

（2）排水、止水方法及基坑支護(hù)方法的選擇對基坑開挖的安全、進(jìn)度具有至關(guān)重要的作用；

（3）開挖方法多種多樣，正確的方法或方法組合是控制施工安全、經(jīng)濟(jì)和進(jìn)度的核心。

前賈線K3+970 后郝泉道口平改立工程的基坑開挖施工過程對同類施工具有一定的借鑒和參考作用，為今后施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。