深基坑开挖施工
摘 要：南方地质以软弱类土为主，土质呈流塑、软塑状态，承载力及稳定性较差，本文主要探讨了软土地基深基坑支护工程的施工技术，研究了软土地基深基坑支护工程施工技术的发展历程及常见问题，并论述了基坑开挖前的准备工作，开挖过程中对质量安全的卡控措施，论述了基坑的监测、基坑的围护以及降水问题，为此经过对一些有关软土地基基坑开挖工程项目施工，我们总结出一些施工经验软土地基深基坑开挖的方法。
关键词：深基坑,钻孔围护桩支护,土方开挖,监测,安全措施,应急方案
前言
近年来随着技术的发展，铁路基坑的深度增加也随之具有了较大的可实施性。对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目，往往难从以往的经验中得到借鉴，也难以从理论上找到定量的分析、预测的方法，这就必定要依赖于施工过程中的监测。首先，靠监测数据来了解基坑的设计强度，为今后降低工程成本指标提供设计依据。第二，可及时了解施工环境---地下土层、地下管线、地下设施、地面建筑在施工过程中所受的影响及影响程度。第三，可及时发现和预报险情的发生及险情的发展程度，为及时采取安全补救措施充当耳目。
基坑的开挖过程是开挖面上卸荷的过程，由于卸荷而引起坑底土体产生以向上为主的位移，卸荷过程中会对周围建筑物产生影响，会引起铁路路基的沉降，因此在基坑开挖之前，要分析基坑所处位置的地质情况，要结合周围环境来选择适合的基坑围护结构，在软弱地层的基坑围护结构中，主要承受基坑开挖卸荷所产生的土压力和水压力，并将此压力传递到支撑，是稳定基坑的一种施工临时挡墙结构，围护结构类型可归纳六种：1、板桩式(钢板桩、钢管桩、钢筋混凝土板桩、主桩横挡板)2、柱列示(钻孔灌注桩、挖孔灌注桩)3、地下连续挡墙4、自立式水泥土挡墙(深层搅拌桩挡墙、高压旋喷桩挡墙)5、组合式(SMW工法、灌注桩与搅拌桩结合)6、沉井(箱)法。
由于地质以软弱土为主，承载力及稳定性差，因此要对软土地基进行预处理，采用深层搅拌桩和高压旋喷桩对地层进行注浆处理。
下面结合我们在建的一个铁路下穿项目来谈谈对软土地基深基坑施工的理解
一、工程概况
随着杭州市新一轮城市总体规划布局及“建设新天堂，构造大都市”的战略部署，杭州城市建设将往东、向南发展。由于现状沪昆铁路以东区块路网匮乏，尤其缺少南北贯通的主干道，不利该区域的快速发展。为完善路网配置，改善该区的交通状况，规划在该区布置一条南北贯通的同协路。杭州市同协路公铁立交桥与沪昆铁路、笕杭铁路及一股牵出线相交，共穿越五股铁路，与沪昆下行线相交点铁路里程为K192+196。同协路与铁路相交处的道路与铁路线形均为曲线，穿越铁路桥位处路幅宽度为57m，框架桥均布置成直线，下穿铁路立交规模为(1-13+2-11.5 +1-13)m。采用顶进法施工，顶进工作坑结合U型槽基坑设置，按所处铁路位置分下列两块：
1、笕杭线及牵出线等南侧U型槽引道基坑兼铁路南框架预制顶进工作坑，桩号K4+056.006～K4+120，基坑开挖深度约8.2m;
2、沪昆上行线和笕杭线间纵向U型槽基坑，桩号K3+991.656～K4+024.876，基坑开挖平均深度8.5m。
二、工程地质条件
根据施工图设计说明，本工程位于杭州市江干区，场地地貌上属杭嘉湖平原，场地地质主要以填土、粘土、砂土、淤泥质粘土等软土为主。
本区存在一潜水含水层，潜水含水层为地表下2.0m左右，潜水埋藏较浅，在勘察期间在钻孔内测得其埋深在地表下0.9～3.0m，该层潜水主要受大气降水和河水补给，地下水位随季节性有所变化。
三、基坑支护
1、原设计方案
根据设计要求，顶进工作坑设置在下行线南侧，工作坑开挖深度在8.2m。顶进工作坑线路侧及道路两侧均采用双排φ80cm钻孔桩支护，双排桩排距2.3m，桩顶设3.2×0.8m压顶梁，坑周钻孔桩间设双排φ60搅拌桩止水帷幕，后靠背支挡采用双排钢轨桩及格栅型水泥搅拌桩重力式挡墙。既有线间U型槽基坑采用双排φ80cm钻孔桩支护+双排φ60搅拌桩止水。因主框架与保护涵基底存在约4m的高差，保护涵预制时基础采用素砼挡墙防护。
2、基坑围护方案
将线路侧钻孔桩适当后退(下行侧围护桩后退2米)，取消线路侧基坑内反压土(调整后下行侧围护桩距牵出线中心约15.2米，至沪昆下行线中心约21米)。同时，原设计保护涵基础素混凝土挡墙施工需大面积开挖，施工工期较长且保护涵基础承载力受回填质量影响较大;受既有线间U型槽内上下坡道影响，保护涵外移2.1米，保护涵与甲箱间空出2.1米的工作位，同时基坑上部土质较好，主要为亚粘土及亚砂土，具备放坡条件，因此我单位计划将原设计保护涵外侧围护结构内移，保护涵基础采用钻孔桩防护并作为主框架基坑支护结构，保护涵外侧采用1:1放坡并设C20喷射混凝土护面。
本工程基坑采用深井降水，基坑内水位要求降至开挖面以下1.0米(或③-1层底)，施工期间基坑不得泡水。
四、基坑施工
根据本工程的特点既有铁路将整个工地以铁路为界分为中区及南区两个作业区，南区设置顶进工作坑。中区主要是既有线间围护结构及U型槽施工，考虑到既有线间材料进出，施工开始后先利用既有涵洞作为既有线中间区域出入通道，施工中区搅拌桩及围护桩，待框架顶进结束后再施工U型槽。
搅拌桩与钻孔桩同时进行施工，进场后先施工止水搅拌桩及U型槽抗浮桩，再施工围护钻孔桩及U型槽地基处理桩。围护结构施工完成后开挖基坑预制箱涵，在预制箱涵的同时，施工线路上既有涵洞拆除及便梁支墩，待箱涵与支墩达到强度时开始顶进箱涵，箱涵顶进后施工箱涵两侧U型槽，之后顺序施工U型槽、挡墙、排水及道路工程。
具体施工步骤如下：
第一步：施工止水搅拌桩及U型槽抗浮桩;
第二步：施工围护钻孔桩及U型槽地基处理搅拌桩;
第三步：施工围护圈梁及降水井，开始降水;
第四步：基坑开挖至保护涵基底(分两层开挖)，施工保护涵侧圈梁及保护涵工作底板;
第五步：开挖乙箱基坑，两侧采用放坡处理，预制乙箱;
第六步：开挖丙箱基坑，预制丙箱;
第七部：开挖丁箱、甲箱基坑，预制丁箱、甲箱;
第八步：顶进框架;
第九步：施工框架两侧U型槽，回填基坑。
本工程基坑开挖采用挖掘机挖土为主，人工配合清底。基坑开挖前坑内水位要求降至开挖面以下1.0米(或③-1层底)，施工期间基坑不得泡水。基坑开挖必须坚持“分层、均衡”的原则，禁止一次性开挖到底，开挖一层后稳定一段时间，观测基坑围护变形情况，基坑稳定情况下方可开挖下一层。基底预留30cm采用人工清底，确保基底不被扰动，以免降低地基承载力。机械开挖至基底时要严格控制开挖厚度，严禁超挖，局部超挖部分结合基底垫层浇筑采用混凝土回填。土方开挖到基底时要有足够的劳力配合，随挖土随清理至设计标高，土方清理到标高后随即浇筑砼垫层，保证当天挖完土方，清理完，垫层浇筑完。
五、监测
1、基坑监测
①测点布设：基坑开挖前，在工作坑系梁上间隔布置观测点，用相对距离法测位置，置镜点选择视线好、不受施工和行车干扰的地点，并应选择牢固并不易破坏的地点，保证观测精度。
②观测内容及要求：观测分水平位移和沉降位移，基坑开挖期间观测频率每隔两小时观测一次，工作底板浇注完成基坑稳定情况下报监理单位审批调整观测频率。
2、路基边坡监测
基坑开挖前在紧靠铁路护栏外侧既有铁路路基边坡上设置路基观测桩，路基观测桩应埋深2米以上，间距10米左右布设。观测分下沉观测及水平位移观测，正常情况下基坑开挖期间每2小时观测1次，在边坡稳定的情况下再根据现场情况进行观测频率的调整。路基边坡单日位移达2至3mm且不收敛时或累计位移达10mm，应立即采取卸载、回填基坑、拉锚等抢险措施，同时对线路采取限速或封锁的措施，确保既有线行车安全。
3、轨道几何状态监测
①慢行期间对既有线路每天进行检查养护，将轨道几何尺寸控制在养护标准之内，对线路的检查慢行期间每2小时检查1次，并做好检查记录。发现问题，及时处理。
②高压旋喷桩施工及基坑开挖后，结合路基下沉、位移观测结果，增加检查次数，达到随时掌握路基变化情况，控制轨道几何状态的目的，确保行车安全。
六、安全措施
(1)严格按上铁建函2011[238]号文要求，临近营业线基坑开挖实行许可证制度。临近营业线基坑开挖许可证由施工单位现场进行自检，按许可证内容逐条检查确认，填写检查结果。经自检符合开挖条件后，由该单位工程施工负责人签署自检意见，报监理单位签发开挖许可证。
(2)施工现场布置醒目安全施工标语，提高职工的安全生产意识;
(3)施工前对参加施工的所有人员进行安全方面的交底，并统一发放安全帽等必要用品。
(4)在施工现场危险区及基坑四周必须设置防护栏杆，并挂上安全标志标牌。
(5)挖土阶段挖土机械严禁碰撞围护桩，并按规定操作，基坑每挖深一层，上部坑壁及支撑上的零星杂物必须清理干净，特别注意监测人员提供的监测资料，一有异常即刻抢险;
(6)临近营业线大型机械施工严格执行“一人一机”监控制度，坑内外有联系的作业，必须有管理人员统一指挥。
结束语：深基坑的施工虽然不是工程的主体施工，但它是保证主体工程施工顺利进行的一项非常重要的措施，其施工的质量、工期、安全也影响和制约着主体工程整体控制目标的实现，因此，在控制施工质量要点的同时，还要坚决执行各项制度，如签证制度做好隐蔽工程验收等，同时加强施工中各单位紧密配合，各工序合理安排，减少基坑的裸露时间，基坑开挖完成后应尽快由质检、监理、施工等部门验槽，及早开始主体结构工程的施工。本工程采用的双排钻孔桩中间加深层搅拌桩止水帷幕进行基坑支护，基坑开挖之前采用了深层搅拌桩预注浆以及抗浮桩对软土地基进行了加固，此外，由于临近既有线施工，此基坑开挖应尽量避开雨季迅速进行基坑开挖并及时封闭桩间杂散土体做好临时排水措施，由于基坑距离既有线比较近，在开挖过程中要加强水平位移检测及时掌握基坑稳定的情况和铁路路基的沉降情况，一旦出现事故苗头及时采取相应措施加固，以确保既有线安全。
