軟土地基頂進工作坑施工技術探討

權緒良 中國鐵路上海局集團有限公司工務部

隨著我局平改工作的進一步推進，平改立施工技術也在不斷地完善。軟土地基頂進工作坑施工在平改立工程中所占比例雖然不算較大，但在一定區域內客觀存在,我局部分線路在長三角區域等河口和臨河區域范圍內，該區域范圍內的軟土具有含水量高，孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、靈敏度高等特點，再加之軟土地基的性質因地而異，因層而異，不可預見性大，在施工過程中，措施不到位就會出現重大質量、安全事故，基坑安全了，基坑周邊建筑物、道路、桿管和運營的鐵路也就安全了，基坑內一切作業（如坑底加固、箱體的預制、箱體頂進等）及設備、人員的安全才能得到安全保障。

1 基坑支護

基坑支護是確保施工安全的重要步驟，在軟土地區基坑開挖施工后，支護結構周圍的土壓力及水壓力很容易失去平衡，從而造成墻體變形位移，因此，必須利用合理的頂進工作坑支護技術，以確保滿足圍護結構的變形要求，確保施工環境的安全。頂進工作坑的支護形式種類繁多，軟土地基道口平改立頂進工作坑常見的支撐有：鋼筋混凝土排樁外加水泥攪拌樁作止水帷幕和地下連續墻型式。根據基坑周圍環境情況，支撐又分單層和雙層，施工過程中，如果頂進工作坑平面面積很大，開挖深度5 m-6 m，應采用單層支撐。當基坑面積很大，深度超過6 m時，周邊建筑物距基坑較近時，就應考慮采用雙層支撐。除此之外，還有土釘墻支護結構、門架式支護結構、懸臂式支護結構等支護結構，具體支護結構的選擇應根據設計資料和施工條件確定。

軟土地質下施工基坑支護結構，由于軟土地基存在含水量高，空隙比大及自立性差等特性，支護結構的施工往往會受到眾多因素影響而達不到設計及規范要求。如：在支護結構施工過程因土質變化導致支護結構垂直度出現較大的偏差，進而形成圍護開叉、滲水；支護結構基底軟弱土未做處理而造成支護結構沉降，進而導致支護開裂；支護樁、墻接頭處止水措施不到位將會造成滲水、管涌，進而導致支護位移、傾覆；采用地墻或鉆孔樁圍護時，由于護壁泥漿含砂率過高或孔壁坍塌，造成支護結構砼夾渣或斷裂，進而導致基坑垮塌等。

故此，在軟土地基下施工基坑支護結構時，應根據工程實際工況在方案中制定合理、有效的防支護沉降、位移、滲漏水、管涌等措施，同時在施工過程中應對垂直度、支護底注漿、支護接縫處的止水處理、砼澆筑等關鍵工序做重點控制，盡可能的將支護結構存在的質量及安全隱患降至最低。

2 基坑挖土

軟土地區基坑土方開挖時，要在各類支護完成后，圍護樁強度到達設計要求后，施工單位要對開挖前的準備工作、支護情況進行自檢，然后報監理單位申請簽發開挖許可證，待獲得開挖許可證后，方可進行工作坑的開挖，開挖過程中必須嚴格按照已制定的施工方案的順序進行開挖，不得亂挖、超挖，確保支護體系受力均勻。工作坑開挖應采取分層、分片進行開挖，挖掘機一般情況下，從頂進方向的前方向后方“后退式”開挖；小型挖掘機水平挖土和長臂挖掘機垂直輸送相結合的開挖方法。當挖至離設計坑底標高20 cm時，須采用人工挖土的方法平整基坑，不得超挖與擾動基底土。

3 基坑降排水

基坑降排水是頂進工作坑施工中重要環節，它直接影響到基坑施工的安全和質量，頂進工作坑的掘進深度較大，經常會遇到地下水滲漏的問題，為了確保后續工程施工的有序性，施工企業要根據設計文件，對作業區域地下水的相關參數進行確定，包括地下水位置、地下水水位、地下水存儲形式、地質結構抗滲性等，施工單位應提前制訂相關的預防措施，進行地下水外滲的預防。除了做好預防措施外，施工單位還需要提前制訂好應急管理措施，如果突發地下水噴涌事故，施工單位可以及時做出應對，將損失控制在最低，確保施工人員的生命財產安全。降水運行應注意以下事項:a必須在基坑圍護結構全封閉后才能進行降水井抽水。b需在坑內地基加固施工完成后，方可成井施工。c預抽水應提前在基坑開挖前10～20天左右或更早進行，水泵在降水時可隨井內水位即時開泵與關泵，根據開挖進度，控制井內水位在一定深度內。

4 基坑地基加固

工作坑內地基加固，頂進工作坑開挖后，箱涵位于軟土層，其地基承載力要遠遠小于箱涵最大地基壓力，不能滿足要求，故開挖前必須對工作坑地基進行加固。頂進工作坑內地基加固一般采用水泥攪拌樁加固，樁徑和有效樁長由設計確定，平面布置形式有梅花或等邊三角。坑內地基加固的目的就是要滿足箱涵施工要求。

5 鐵路地基加固

由于鐵路與基坑位置較近，鐵路下地質情況與基坑內地質相同，地基承載力同樣不能滿足要求。一般情況下采取箱涵頂進前，在鐵路線路上架設便梁，鐵路下拉槽施工高壓旋噴樁進行地基加固，加固后的線路地基滿足箱涵頂進就位后，線路不發生沉降的要求。

6 基坑施工監測

在頂進工作坑施工過程中，施工監測貫穿整個工程的施工過程，因此，在實際操作中，施工單位除了做好前期測量設備精度調整工作之外，還需要做好監測人員的業務培訓，減少人為操作失誤對監測結果的影響，從而減少監測結果對基坑穩定性判斷的失誤。監測范圍的確定：頂進工作坑周邊地表、圍護結構、鄰近基坑邊的各類建筑物及既有鐵路的路基；監測內容包括：基坑周邊地表沉降、圍護結構沉降及水平位移、鐵路路基沉降及水平位移、建筑物沉降、水平位移、傾斜及裂縫監測。監測控制標準：監測工作必須事先確定報警值，各監測項目報警值依據設計文件、相關規范確定，應滿足工程設計、地下設計及周邊環境被保護對象的控制要求，必要時組織專家對監測控制值和警戒值進行論證。根據相關工程經驗及規范要求，各項監測控制標準見表1。

表1 各項監測控制標準

監測頻率：監測項目的頻率一般情況下應1次/天，當監測數據達到預警值和監測數據變化較大或者速率加快，應提高監測頻率至1次/2 h。

7 結束語

在進行軟土地基頂進工作坑開挖施工中，設計單位要科學地進行地質勘探，準確掌握地質資料，盡可能采用多種設計方法進行比較和驗算，選擇合理的支護形式；施工單位要根據設計文件仔細研究設計圖紙，根據軟土地基頂進工作坑施工要求，應用合適的頂進工作坑支護技術。自2014年至今，在上海局管內道口平改立工程施工中，軟土地基頂進工作坑有77處之多，在設計、施工、監理、設備管理等參建單位的共同努力下，嚴格遵循軟土地質設計、施工特殊要求，克服軟土地質的施工不便困難，軟土地基頂進工作坑施工中沒有發生任何安全、質量事故，為今后同類型的施工積累了豐富的施工經驗。