淺談涉鐵房建工程深基坑施工

周海飛

（福州鐵建建筑有限公司， 福建 福州 350000）

0 前言

為了充份利用土地資源，建筑深基坑工程很多，且常遇到周邊環境復雜的情況，鄰近建筑物、構筑物，如鐵路。下面將以廈門站行包動備及客運整備綜合樓工程（涉鐵）深基坑的施工實例，論述施工中解決問題的思路。

1 涉鐵深基坑概況

1.1 工程簡介

廈門站行包動備及客運整備綜合樓工程，地上主體建筑9層，地下室2層，框架結構，采用樁基礎形式。地下兩層為停車庫等功能用房，地上九層主要為鐵路行包、動車備餐等鐵路用房。基坑面積為1789.7 m2，呈不規則矩形，長約78m，寬24m，開挖深度約為8.3m（局部10.3m）。

1.2 工程水文地質條件

工程場地內土層自上而下土層及地下水主要為賦存于雜填土①1、填石①2、素填土①3孔隙中的上層滯水（局部上述三層厚度較大地段為潛水）及粗砂③2的孔隙中和花崗巖殘積砂質粘性土④、全風化花崗巖⑤、砂礫狀強風化花崗巖⑥層的孔隙網狀裂隙中及碎塊狀強風化花崗巖⑦、中風化花崗巖⑧層的裂隙中的承壓水（局部淤泥質土及粉質粘土缺失地段為潛水）。

1.3 基坑支護設計方案

深基坑安全等級一級，側壁重要性安全系數1.10，基坑使用年限1年，采用止水帷幕+圍護樁(有冠梁)+一道砼支撐+一道鋼支撐的支護結構，支撐為南北對撐。圍護樁采用□1000@1200mm長18.3m的鉆孔灌注樁，樁間土防護采用100mm厚C20網噴混凝土進行防護；冠梁斷面尺寸 1000mm×1000 mm，冠梁面絕對標高13.95m；第一道支撐為800mm×1000mm的混凝土撐，支撐中心絕對標高為13.45m；第二道撐為鋼管撐，采用□800mm，t=16mm的鋼管,支撐中心標高為7.95m；止水帷幕采用□850@600mm的三軸攪拌樁，坑內集水井明溝抽排疏干水。

1.4 基坑變形監測報警值

基坑變形監測報警值由于鄰近鐵路營業線要求較嚴：基坑周圍地表沉降累計≤10mm，變化速率≤2mm/d；圍護樁頂面水平位移累計≤10mm、豎向位移累計≤10mm，變化速率≤2mm/d；土體深層水平位移累計≤10mm，變化速率≤2mm/d；地下水位累計≤1m，變化速率≤500mm/d；支撐軸力≤材料抗力 70%和支撐軸力標準值的較小值。

2 施工的工況分析

2.1 基坑周邊環境條件

（1）基坑北鄰車站9道鐵路線約6.5m，在開挖影響范圍內分別離距基坑3.39m和4.42m有鐵路接觸網支柱及基礎兩個；

（2）南側斜東向有一條下穿隧道；

（3）南臨站平一路，有市政路燈電纜線；

（4）有既有雨水涵南北方向貫穿其中，需要進行改遷后才能才補齊圍護樁與止水帷幕；

（5）東南側距離30米有廈門鐵路供電段車間辦公樓；

（6）場地內的地下管線（包括鐵通、南昌通信段、移動、聯通、電信、警備司令部等通信管線）已經改遷完畢。

2.2 周邊環境條件對基坑施工工況的影響

（1）鄰近營業線施工，是指在營業線兩側一定范圍內，新建鐵路工程、既有線改造工程及地方工程等影響或可能影響鐵路營業設備穩定、使用和行車安全的施工作業。概念中“一定范圍內”側重于安全預想方，一般為30m范圍；電氣化鐵路接觸網支柱外側2 m，非電氣化鐵路信號機立柱外側1m范圍為營業線設備安全限界。由此可見，本基坑為鄰近營業線施工，納入鐵路安全監督計劃。施工時要注意鐵路側的土體變化，及施工機具侵入安全限界內影響接觸網穩定和行車安全。

圖1 基坑平面位置圖

（2）下穿隧道對基坑南側的超載有一點的影響，一定程度上縮小了圍護結構南側的超載作用寬度。但是施工時，特別是圍護柱及止水帷幕，對下穿隧道圍護結構體系的影響。

（3）南臨市政道路，有市政路燈電纜線，所以施工時，要采取保護措施。

（4）雨水涵的存在對施工步驟，圍護樁、止水帷幕施工順序都有影響。

（5）東南側廈門鐵路供電段車間辦公樓因為距離遠，又間隔著下穿隧道，對基坑影響較小。

（6）場地內的原有地下管線，雖然已改遷，但是在清理場地上層土方時，要小心注意。

（7）由于周邊環境條件復雜，場坪標高也復雜，主要是由南向北階梯式遞減，市政道路側高出基坑地坪1m，而鐵路側又低了基坑地坪1.2m，臨邊施工時要進行處理。

2.3 確定施工重難點

（1）鄰近營業線施工，基坑邊土體形變、水位變化限值低。

（2）基坑地處市中心且場地狹小，圍護支護結構密，兩道內支撐間凈高低，出土困難。

3 施工解決問題方案

（1）鄰近營業線施工，基坑安全等級高，需要對施工工藝、機具進行調整，超載進行核算。

①由鐵路測改雨水涵的外排圍護樁，距接觸網支柱較近2.05m，接近安全限界，為了不讓施工機具侵界，由鉆孔灌注樁改為人工挖孔樁（樁長最深為10m）。

②基坑場坪與鐵路地坪有高差1.2m，在平整場坪時，在鐵路側用沙袋壘出1.5m寬的臨時擋墻。

③基坑近鐵路的圍護樁鉆孔灌注樁機采用回旋鉆機，不許用沖擊鉆機。由于接觸網高度為基坑場坪以上6.5m，所以在施工灌注樁鋼筋籠時，籠長必須小于6m，且安斜拉索，避免在吊裝時，擺動，靠近接觸網高壓線。

④止水帷幕原設計采用三軸攪拌樁，施工設備高度為 40m，存在傾覆安全隱患，改為高壓旋噴樁，且采用體積小，工作靈活的低架機。

但是在確定變更方案前要進行高壓旋噴樁試樁試驗，確定工藝參數，如三重管、二重管還是單重管（主要是影響樁徑），水泥滲量、壓力值等；檢測成樁可靠性和防滲功能，如進行鉆心取樣檢測樁身完整性、進行注水試驗以驗證抗滲性能。

經過試樁，速度、水泥滲量以滿足砂層（滲透系數大）旋噴效果為準，本工程選用的是三重管高壓旋噴樁，水泥用量為550kg/m。

⑤為了在止水帷幕施工完畢后應組織進行深基坑預降水試驗，以驗證地質情況和止水幕墻的止水效果，將原設計中坑內集水井明溝抽排疏干水，變更為坑內增設9口管井疏干降水井、3口觀測（回灌）井，鐵路側3口觀測（回灌）井。

在基坑土方開挖前疏干降水，坑內水位降底一定量時，從坑外觀測井中測量水位，變化不大說明止水帷幕成功，已將坑內外水系截斷。反之為失敗，將重新進行地下水控制處理，如坑外回灌補償水下水位，鐵路側坑外則必須止水帷幕加強防止開挖時土體流失。

⑥由于基坑圍護結構內支撐施工時，將用到塔吊等垂直運輸設備，為了不侵入營業線設備安全限界，本工程采用了兩臺截臂塔吊，最大旋轉半徑31m。

⑦從基坑工程設計施工圖和計算書中，了解到非鐵路側基坑超載為20 kN /m，鐵路側6米內的超載為20 kN /m，6米外為60 kN /m。由于是營業鐵路線主要是核算火車的超載，火車頭最重，一般是126 t，長21m，超載為60 kN /m，符合設計要求。

（2）合理的方案解決出土困難。

基坑土方挖土采用分層分段開挖的方法，土石方開挖嚴格遵循“先支護，后開挖”，并根據工程實際情況，先分層開挖支護結構周邊土石方并嚴格遵循分段分層開挖原則。場地分成①、②、③三段，每段不超過24m（不超過基坑寬度）。每層的厚度不得超過2米，淤泥不超過1米，嚴禁局部超挖，以免淤泥層流動造成支護樁傾斜及損壞，具體詳圖2、圖3。

分層情況：第一層13.95m至11.95m，第二層11.95m至9.95m，第三層9.95m至7.95m，第四層7.95m至5.95m；退土方向：由西向東①-②-③段依次退土。由C200、C120型挖掘機并將土方盤集至上部，后由C350型挖掘機處裝車運到棄土場。

圖2 土石方分層開挖示意圖

圖3 土石方開挖及退運示意圖

4 施工的效果

本工程2017年2月7日基坑土方開挖，3月13日完成所有土方外運工作，歷時35天，其間完成二道鋼支撐；6月1日，完成地下結構。

基坑周圍地表沉降最大-8.20mm，圍護樁頂面水平位移最大-2.24，圍護樁頂面豎向位移-1.68mm，地下水位最大750mm，支撐軸力變化量387.11KN，土體深層水平位移最大-3.08mm，總體基坑穩定。

5 結語

鄰近營業線深基施工中最困難的是如何準確的分析出周邊復雜的環境條件對施工工況帶來的影響，施工時工況如與設計不一樣，達不到原設定的施工計劃且很容易出現事故，所以必須先結合施工條件并分析整個施工的重難點，抓住主要問題，解決問題，才能做好深基施工。

[1]《鐵路營業線施工安全管理辦法》 TW/CW106-2012