明挖隧道深基坑施工技術探究

宋杜平 李凱旋

摘要：京雄城際鐵路機場2號隧道總長7.208km。隧道采用明挖施工工藝，最大埋深為約32m，為單洞雙線隧道，線間距5m，隧道最大埋深為28.64m。隧道設計為單洞雙線隧道，線間距5m，洞門采用柱式洞門，主要采用土釘墻放坡、鉆孔灌注樁+鋼支撐圍護、放坡+鉆孔灌注樁+鋼支撐圍護及放坡+雙排鉆孔樁圍護型式。

關鍵詞：明挖隧道；基坑開挖；降水作業；監控量測

1、引言

明挖隧道基坑開挖是明挖法施工的主要工作之一，其主要特征為工程量占比較大，施工過程中各工序的交叉較為頻繁，受地質影響因素較大等這些都是影響明挖隧道能否保質保量如期完工的重要因素。能否保證基坑穩定，保持基坑無水作業，基坑監控量測又是基坑開挖的核心環節，同時在施工過程中能否全面落實國家及當地對環水保的強制規范要求也是一項艱巨的挑戰。

2、基坑開挖前準備

施工前結合場地特點及總體規劃，做好現場“三通一平”。合理安排施工、生活的電力配給，架設和布置動力和照明電路。擬開挖段基坑的圍護樁墻、冠梁已施作完成且強度達到設計要求。地基加固已經完成且加固土體已達到設計要求的強度。基坑降水系統已布設完成，且按設計要求基坑內承壓水位降至開挖層底面以下0.5～1.0m。基坑臨邊圍護：沿基坑外裝配式，用作基坑周邊安全防護。坑外截水天溝按設計要求設置，并確保排水通暢，不堵塞，并設置24cm高磚砌矮墻用以擋水，防止雨水、施工用水等侵入基坑。

按施工作業計劃配備性能和機況良好的開挖機械設備，根據施工圖紙和施工計劃的總體安排準備足夠的經檢查符合要求的鋼管支撐。施工管理人員需按時檢查各種抽排水設備確保使用時性能正常。并照基坑施工應急預案備足基坑開挖過程中可能出現的突發事件的應急材料物資，做好各項應急準備。

3、降水作業

隧道施工前必須進行基坑降水施工，在降水井施工前，首先進行試驗孔，復核地下水文情況。本工程降水采用管井降水，采用回轉鉆機進行成孔，井徑采用為Ф705mm管井，全孔下入300mm水泥礫石濾水管，縱向井間距8-16m，水平距離鉆孔樁邊緣3m（永定河河槽內為3.5m）。在基坑開挖前42天，開啟降水井，降水至基坑底以下不小于0.5～1m，保證基坑內無明水施工。降水監測與管理是整個降水工程得以完成的重要環節也是檢驗降水方案設計與總結經驗的關鍵所在。設專人負責降水及管理工作。在基坑內、外布置水位觀測井，根據監測結果指導降水施工.開挖過程中，確保承壓井的連續工作。根據承壓井抽水量及減壓觀測井的承壓水位，確定開啟的承壓井數量、抽水速率，合理控制承壓水水位，將承壓降水對環境的影響控制到最低程度。降水施工過程中，將管井水管統籌規劃，在基坑外設置鋼板水箱，將基坑內水統一排至坑外集水井，再由集水坑統一抽排至指定地點（結合現場實際情況排至天堂河及線路附近自然溝渠），或者利用集水進行防塵、道路沖洗及混凝土養護，充分利用基坑排水，節約用水，嚴禁將水排至農田。

4、基坑開挖

基坑開挖應采用流水作業，嚴格按照“時空效應”理論，掌握好“分層、分段、分塊、對稱、限時”五個要點，遵循“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的原則，做到先撐后挖，盡量減少無支撐暴露時間。基坑坑底素砼墊層要求隨挖隨澆，嚴格按基坑施工規范要求施工。當各層土方開挖至鋼支撐下時，及時架設鋼管支撐，并施加軸力。土方開挖過程中及時封堵圍護結構上的滲漏點，并注意保護降水井，確保降水、排水系統的正常運轉。

基坑開挖過程中嚴禁超挖，基坑縱向放坡不得大于安全坡度，對暴露時間較長或可能受暴雨沖刷的縱坡采用噴射細石混凝土等坡面保護措施，嚴防縱向滑坡。基坑開挖后及時設置坑內排水溝和集水井，分段開挖至基坑底標高后立即進行基底檢查，在1天內完成封底墊層施工。機械開挖的同時輔以人工配合，特別是基底以上30cm的土層采用人工開挖，以減少超挖、保持坑底土體的原狀結構。加強基坑穩定的觀察和監控量測工作，以便發現施工安全隱患，并通過監測反饋及時調整開挖程序。基坑開挖過程中，應控制基坑坡頂的荷載，基坑兩側10m范圍內不得堆土，施工過程中嚴格控制基坑頂的施工荷載不超過設計容許值20KPa。鋼支撐的設置時間必須嚴格按設計工況條件掌握，，基坑開挖至支撐設計標高時，必須及時施工相應的混凝土支撐，混凝土達到強度要求后再往下開挖，開挖時機械避免碰撞混凝土支撐。嚴格控制安裝支撐所需的基坑開挖深度并按基坑開挖深度及開挖時間及時架設鋼支撐。豎向支撐的立柱樁施工時必須保證立柱的埋設深度和垂直度，立柱埋置前作好立柱穿越主體結構底板部位的防水構造處理，設置好立柱與下層支撐的連接件。在負荷狀態下，應避免對立柱主體上施焊。支撐安裝就位后，嚴格按照各道支撐的設計軸力施加預加軸力，預加軸力的施加必須分級加載，施加預應力值應為設計預加軸力值加上10%的預應力損失值。為減少溫度應力對預加軸力的影響，盡量選擇在氣溫較低時對鋼管支撐施加預應力。對施加預應力的油箱、壓力表裝置要經常進行標定，確保應力值正確，并做好記錄。隨著基坑開挖逐漸向下延深以及受下道支撐施加軸力的影響，上道支撐的軸力可能會減小，必須根據監測提供的軸力值和現場實際情況及時進行復頂，直至達到設計要求。開挖過程中嚴格按編制的施工方案進行，操作時應注意土體的變動情況，發現裂紋或部分坍塌現象，應及時進行躲避。坑內開挖面雨天及時進行覆蓋，減小坍塌風險。

結束語：

在基坑開挖過程中注意觀察，如發現基坑有失穩先兆（如發現有裂紋）立即停止施工，并采取有效措施，提高施工邊坡的穩定性，待符合安全要求時方可繼續施工。基坑開挖的施工質量把控好壞對隧道質量施工意義重大，是明挖隧道施工主要環節之一。因此明挖基坑開挖施工時需要充分重視，并及時做好施工管理人員和施工作業人員的崗前技術培訓工作，施工過程中必須嚴格執行高速鐵路隧道施工技術規程及施工質量驗收標準。

參考文獻

[1]《高速鐵路隧道工程施工技術規程》（Q/CR9604-2015）

[2]《高速鐵路隧道工程施工質量驗收標準》（TB10753-2010）

[3]《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-2012）

（作者單位：中交二航局第四工程有限公司）