不停航施工中深基坑施工組織研究

冉 埝，張海洲

（中鐵北京工程局集團有限公司機場工程分公司，北京 102308）

1 工程概況

貴陽龍洞堡國際機場三期擴建工程1#下穿通道，位于現(xiàn)有跑道北端外約200m位置，橫穿第二跑道及現(xiàn)場跑道300m延長段內(nèi)，連接本期T3航站樓及遠期T4航站樓的地下通道，全長943.2m，其中擋土墻結(jié)構(gòu)段長74.2m，箱涵結(jié)構(gòu)段長869.0m。

2 工程特點

項目為現(xiàn)有機場改擴建，不停航施工中對凈空及施工等有嚴格要求，該項目涉及的重難點如下。

2.1 不停航施工組織難度大

1#下穿通道橫穿現(xiàn)狀跑道延長段內(nèi)，被機場現(xiàn)有圍界分割成3部分：圍界東側(cè)X22到X31節(jié)段箱涵及4～7節(jié)段擋土墻，圍界西側(cè)X1到X10節(jié)段箱涵，圍界內(nèi)X11到X21節(jié)段箱涵及1～3節(jié)段擋土墻。所有施工區(qū)域均位于機場凈空限制面內(nèi)，部分區(qū)域需要進入飛行區(qū)內(nèi)進行圍界導(dǎo)改施工。所有施工均不能干擾機場運行，群塔布置應(yīng)符合要求，對機械設(shè)備工作高度、現(xiàn)場人員管控、FOD管控等均有十分嚴格的要求，且在飛行區(qū)內(nèi)的不停航施工組織尤為困難。

2.2 基坑開挖及支護、監(jiān)測難度大

該工程下穿通道基槽開挖屬于深基坑，最大開挖深度約14m，基坑呈條狀，施工難度大，安全隱患多；采用明挖法施工，基坑開挖方量大，由于工程臨近飛行區(qū)，根據(jù)機場運行部門規(guī)定，大部分區(qū)域無法采用爆破法施工，因此采用機械鑿打的方式分層開挖，分層支護，支護采用土釘+錨桿結(jié)合的方式；破碎開挖時間長，交叉作業(yè)多。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)研究及實施

結(jié)合工程實際、類似經(jīng)驗，針對上述重難點進行詳細研究并組織實施相應(yīng)技術(shù)。

3.1 總體施工組織

根據(jù)現(xiàn)狀場地分布、相關(guān)要求，以現(xiàn)有機場圍界為分界線，將1#下穿通道分為3個階段組織施工（如圖1所示）：第一階段，圍界東側(cè)X22到X31節(jié)段箱涵281m，4～7節(jié)段擋土墻40m，總計321m；第二階段，圍界西側(cè)X1到X10節(jié)段箱涵263m；第三階段，圍界內(nèi)X11到X21節(jié)段箱涵325m，1～3節(jié)段擋土墻34.2m，總計359.2m，需新建第二跑道投入使用，再關(guān)閉第一跑道，進行該區(qū)段剩余節(jié)段施工。

3.2 基坑開挖

因場地移交時間不同，首先開始組織A區(qū)段爆破開挖施工、B區(qū)段填筑施工；再組織C區(qū)段機械破碎開挖施工；D區(qū)段，需在新跑道投入使用，關(guān)閉原有跑道后，方進入施工，此處暫不考慮。

開挖及支護施工工藝流程如下：測量放線→平整場地、擋水坎設(shè)置→安裝防護欄桿→基坑爆破、鑿打開挖→土方運輸→材料試驗→邊坡修整→鉆孔→驗孔→安裝土釘、錨桿→設(shè)置泄水孔→孔內(nèi)注漿→編鋼筋網(wǎng)→噴射混凝土→設(shè)置伸縮縫→混凝土養(yǎng)護→基坑底層設(shè)置排水溝。

圖1 1#下穿通道施工平面圖（單位：m）

基坑開挖前進行相關(guān)準備：①測量放線。先進行圍界邊30m范圍內(nèi)場地測量，放樣擋水坎、鐵藝圍欄的樁位測設(shè)。②平整場地、擋水坎設(shè)置。測量人員配合挖掘機將挖方區(qū)全部整平。在距離基坑1m處設(shè)置擋水坎和水泥地面，擋水坎高250mm，采用磚砌抹砂漿，以防止地表水流入基坑內(nèi)和沖刷邊坡。基坑坡腳設(shè)置排水盲溝和集水坑，及時排出基坑積水。

（1）爆破開挖施工。根據(jù)設(shè)計資料，該標段場區(qū)總體上穩(wěn)定性良好，爆破周邊無居民居住和建筑物，總開挖量為17萬m3，開挖最深處深度為13.73m。①爆破設(shè)計。A區(qū)段下穿通道主要采用該孔網(wǎng)參數(shù)，臨空面朝向機場跑道側(cè)面，具體參數(shù)取值如下：使用帶集塵罩（減小粉塵）的液壓鉆機，鉆孔直徑φ=90mm；臺階高度H=4.0m；最小抵抗線W=(0.2～0.5)H，取2.0m；鉆孔布置，鉆垂直孔，呈梅花形布孔；孔距a=2.5m；排距b=0.8a，取2.0m；超深h=(0.10～0.35)H，取1.0m；孔深L=H+h，取5.0m；炸藥單耗q=0.30～0.50kg/m3，取0.30kg/m3（巖石硬度f=6.0～8.0，按中等硬度巖石，該值根據(jù)現(xiàn)場試爆情況可適當(dāng)調(diào)整）；單孔裝藥量按面積計算，Q=qabH=0.30×2.5×2.0×4=6kg，采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)；爆破網(wǎng)路采用毫秒微差延時起爆網(wǎng)路，實現(xiàn)逐孔起爆，孔內(nèi)采用15段雷管（880ms），孔外采用3段雷管（50ms），排間采用5段雷管（110ms），終端用激發(fā)針起爆。②爆破注意事項。石方爆破作業(yè)采用淺孔松動爆破。通道整體上部開挖時采用縱斷面開挖，底部通道斷面開挖采用單斷面開挖法，對風(fēng)化巖和松軟巖采用挖掘機開挖，人工刷坡。該工程重點保護對象為機場跑道及設(shè)施，爆破危害主要有爆破振動、飛石、沖擊波、粉塵等，需進行爆破振動、爆破飛石的驗算及控制，進行爆破沖擊波驗算，采取爆破粉塵防護措施。

（2）機械鑿打開挖施工。按照飛行區(qū)項目部不停航施工要求，靠近圍界區(qū)域30m范圍內(nèi)不得采用爆破施工，而采用機械鑿打施工時，無不停航施工要求，故此段范圍內(nèi)只能采用機械鑿打開挖施工。由于機械鑿打開挖速度慢，一次開挖深度有限，因此選用“分段分層”開挖。挖土機先清理表面土層，沿測量放出的基坑坡頂線鑿打，采用4臺破碎機按照1∶0.65的坡度向下破碎，破碎后粒徑不大于60cm。

3.3 基坑支護

該工程支護體系采用放坡土釘墻支護方案，土釘墻施工遵循“超前支護，分層分段，逐層施作，限時封閉，嚴禁超挖”的原則，結(jié)合地質(zhì)條件計算調(diào)整土釘相關(guān)參數(shù)（如長度、密度等），并結(jié)合實際情況對相應(yīng)施工方案進行修訂、審批，確保深基坑開挖安全進行。

3.4 塔吊布置及其他機械布置

（1）群塔布置。施工區(qū)域位于機場凈空障礙物限制面內(nèi)，對設(shè)備高度限制嚴格，施工區(qū)域內(nèi)所有機械不得超高穿透障礙物限制面，為不影響機場正常運行，同時方便現(xiàn)場施工，根據(jù)凈空限制高度進行塔吊布置。

（2）機械設(shè)備布置。現(xiàn)場所用泵車臂架長度一般在42～56m，在起臂、收臂時，因堵管或操作問題很可能存在超高的風(fēng)險。為此，在滿足施工的前提下，均采用短泵，每次使用泵車均按照程序報指揮部及機場飛管部備案批準。現(xiàn)場嚴格控制泵車大臂高度，塔吊塔尖均在限制面內(nèi)，實際施工中泵車大臂控制高度均不得超過所處位置塔吊塔尖高程，經(jīng)現(xiàn)場多次實踐，該方法滿足施工要求及凈空要求。

3.5 圍界導(dǎo)改施工

因西北機坪提前投運建設(shè)需要，該工程需完成下穿通道X3到X10節(jié)段箱涵施工，其中X9到X10節(jié)段施工區(qū)域暫時處于機場圍界內(nèi)，需要進行機場圍界導(dǎo)改，使施工場地區(qū)域移至場外，以滿足施工。

機場內(nèi)施工不允許使用大型機械設(shè)備，暫無臨時施工道口，作業(yè)人員在指揮部場內(nèi)值班人員的帶領(lǐng)下從貴陽機場“5#飛控道口”進入，沿圍界到達指定區(qū)域，在取得相關(guān)部門同意方可進入施工區(qū)域施工。

根據(jù)施工方案，按照流程進行圍界導(dǎo)改施工：圍界基礎(chǔ)開挖、巡場路場地平整→圍界基礎(chǔ)澆筑、巡場路澆筑→磚墻圍界砌筑、鋼絲網(wǎng)圍界安裝→臨時圍界及巡場路驗收→啟用臨時巡場路、圍界搭接→拆除原機場圍界→通道基坑開挖。

3.6 基坑監(jiān)測

為保證基坑開挖的安全和開挖后邊坡的穩(wěn)定性，確保該飛行區(qū)下穿通道結(jié)構(gòu)順利施工，開挖工程中應(yīng)制訂基坑監(jiān)測方案及保護措施，及時獲取施工過程中支護結(jié)構(gòu)及周圍土體的變形和受力情況。施工前分析掌握開挖過程中風(fēng)險因素，對于施工過程中發(fā)現(xiàn)的問題，應(yīng)及時反饋及分析，根據(jù)現(xiàn)場情況采取相應(yīng)的解決和搶救措施，避免基坑發(fā)生意外破壞和過大變形，為工程順利施工提供指導(dǎo)。

4 工程實施效果

施工過程中，結(jié)合項目地質(zhì)條件，通過采取有效的不停航施工組織管理措施和關(guān)注結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)要點，各項工序?qū)崿F(xiàn)了有序銜接，且施工現(xiàn)場均在有效管控之中，保障了基坑開挖（爆破及機械鑿打）、飛行區(qū)內(nèi)圍界導(dǎo)改、下穿通道主體結(jié)構(gòu)施工及基坑監(jiān)測手段等工程的施工效率和質(zhì)量，施工重難點和施工方案的理論性和適用性得到了驗證，并在施工過程中發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用和應(yīng)用價值。

5 結(jié)束語

機場飛行區(qū)下穿通道的不停航施工受到凈空、機場運營及復(fù)雜設(shè)施條件的嚴格限制，給該工程施工的組織管理帶來了諸多難題，對工程的施工管理水平和技術(shù)水平要求較高，稍有不慎，極有可能影響機場正常運行、影響航班起降安全。針對貴陽龍洞堡機場三期1#下穿通道施工中所面臨的重難點，施工過程中采取合理的施工組織設(shè)計、嚴格的安全控制措施及成熟穩(wěn)定的施工工藝，保障了不停航施工所涉及的相關(guān)工程順利開展，確保了不停航施工期間機場及飛行器的安全穩(wěn)定運行，為今后機場地下通道不停航施工提供了可借鑒的經(jīng)驗。