零距離復雜深基坑設計施工在高速鐵路隧道口中的應用分析

潘垚先

（昭通市職業教育中心， 云南 昭通 657000）

0 前言

在隧道洞口位置展開深基坑的開挖，在施工過程中風險系數相對較高，并且若是設計不合理對其施工以及使用狀態均會產生一定程度的影響。因此應當對零距離復雜深基坑設計施工技術予以科學合理地運用從而確保施工安全以及施工質量。

1 工程概況

廣佛肇高速公路東連華南快速通道西交汕湛高速公路路基寬度在33.5米，其與貴廣高速鐵路在地理位置上呈相交的狀態，屬于高速公路跨越鐵路的形式，通過有關部門的有效協商以及多方論證以后從而決定根據高速公路隧道出口利用框架橋以下穿的形式跨越鐵路的方案進行實施。在建設的過程中由于鐵路還有公路縱斷面方面的影響，根據鐵路無砟軌道至框架橋頂板的最低高度方面的要求展開對其標高進行有效地控制。因為同高速公路相交的位置的高速鐵路的路基還有軌道已經在高速公路建設之前已經建設完成，若是此下穿框架橋在高速鐵路開通以后開始建設，會對鐵路系統的正常運行造成一定程度的影響。針對該種情況通過綜合性的研究從而決定首先破除框架橋的范圍內已經建設完成的高速鐵路，從而在高速鐵路通車之前實現下穿通道工程的完工。

2 工程建設過程中的特點以及難點分析

工程施工的具體范圍處于溝谷區域，整體地勢相對較為平緩，其表層大部分屬于人工填土。并且工程的施工區域地下水發育，埋深在1米到5.5米左右，主要為孔隙水。對于隧道口來講其為明洞，并且其回填的厚度在2米以上。框架橋邊側結構距離明洞的出口位置相對較近，基坑防護樁還有止水樁的位置同洞口的距離大致在370毫米，該種情況下在近距離進行基坑的開挖一定會對附近地層造成一定程度的影響，以至于造成隧道結構附加內力還有一定程度的變形，造成隧道的正常運行受到一定程度的影響。由于鐵路路基的標高方面的影響還有高速公路凈空方面的要求，從而使得框架橋單項通道的凈寬需要保持在18米而凈高需要保持在6.3米左右，同時由于框架橋頂底板相對較厚、鐵路路基還有軌道高度的的影響，基坑所需要開挖的深度相對較大。在進行基坑的開挖的過程中為了確保高速鐵路的安全以及運行狀態，此隧道出口明洞段還有洞前原設計分別利用CFG樁還有樁板結構展開對地基的進一步加固處理。完成變更以后為了確保框架橋還有兩側路基的安全以及沉降，在設計施工是應當采用高速鐵路的標準進行。

3 基坑開挖支護設計還有建設情況

根據施工設計，在進行框架橋的施工之前應當先在垂直高速鐵路線路的防線進行基坑的開挖，基坑距離隧道的明洞口在1.5米左右，根據相關規定，此基坑屬于特級深基坑，基坑工程的穩定性與可靠性對于框架橋施工的整個過程具有著重要的影響。深基坑在實際開挖的過程中將會對附近地層造成一定的擾動，該種情況下其鄰近的隧道結構會產生一定程度的附加內里以及變形，對于隧道洞口還有基坑的穩定性還有高速鐵路正式開通以后軌道的穩定性均會產生一定程度的影響。盡管深基坑還有框架橋的設計施工成熟度相對較高，然而因為高速鐵路的特殊性其標準要求相對較高，從而也會使得前文設計施工也會造成一定程度的變化，展開對該方面變化規律的進一步研究，對于此工程項目還有將來相似的工程項目的有效實施具有相對較為重要的指導意義。因此根據該工程項目的具體情況展開相關的地質方面的資料的有效收集，從而根據相關的信息數據信息進行地質和力學模型的有效構建，進而展開對不同的工況予以科學合理的模擬，實現對原來的設計施工方案的進一步優化處理。同時展開嚴格的現場監控從而確保工程項目能夠健康穩定的進行。在展開對基坑開挖支護設計的過程中，因為地下水發育還有埋深相對交淺，為了一定程度上避免在進行基坑的開挖過程中抽水對于已經完成建設的北嶺山隧道還有樁板結構造成沉降方面的破壞，因此在進行基坑的施工之前應當先對基坑展開防護作業以及止水處理。在處理防護還有止水方面的設計過程中對靠近隧道的一側使用58根直徑為1.25米、樁間距保持在1.5米樁長在24.5米的單排鉆孔支護樁展開有效地防護，在樁頂部進行冠梁的設置，冠梁的規格為寬1.5米高為1米。對于接近隧道一側的樁間實做直徑為600毫米攪拌樁從而構建起止水帷幕。為了避免隧道洞門出現相對較大的位移，進一步強化支護樁的剛度，在支護樁外進行兩排加強樁的布置并且每排保持有兩根間距保持在16米，上部設冠梁從而與支護樁冠梁進行連接。基坑在進行開挖的過程中涉及到高程以后，高速鐵路區域內的框架地基使用直徑為1.25米的鋼筋混凝土鉆孔灌注樁進行加固處理，框架兩側的U型槽低價使用抗拔樁進行加固，同時展開對基坑區域內的巖溶注漿施工。臨近隧道一側的基坑在進行開挖處理以后五樁基防護的區域根據1比1的比例放坡開挖。并且使用噴錨封閉的手段展開對開挖面予以有效地支護處理。在進行基坑開挖的過程中主要是分區分層展開施工的，對于臨近支護樁側面進行類似隧道掌子面施工的核心土。

在進行基坑的開挖作業以及框架橋的施工的過程中，應當先對影響框架橋施工區域內的高速鐵路進行拆除。進行過鉆孔防護樁還有防水止水帷幕攪拌樁的施工，然后在進行土方的開挖，完成開挖以后對所形成的基坑區域中的地基巖溶進行注漿同時對框架橋展開有效地施工，對于基坑的兩側進行回填以及對鐵路無砟軌道進行恢復。在進行基坑的施工過程中為了對基坑開挖階段的受理還有變形情況進行更為精準地分析，從而采用最新的基坑支護理論展開對數值模擬分析。在展開對基坑開挖數值模擬分析的過程中需要對假定地層均勻承層分布。同時還需要假定基坑開挖前已經徹底處理好止水方面的措施，排除地下水滲流的相關因素的影響，土層主要服從摩爾-庫倫本構模型，樁體還有冠梁主要服從彈性本構模型。隧道洞口仰拱簡化成180Kpa梯形分部荷載，然后進行對稱性的考慮，主要通過半邊模型展開有效地計算。工程項目在具體施工的過程中其施工要點主要涉及到進行對影響框架橋施工區域內的高速鐵路已經完成結構建設的部分進行拆除，在進行土方的具體開挖施工過程中技術人員對施工圖紙進行充分的了解與掌握，展開技術交底處理好坑頂臨時排水設施，基坑在開挖的過程中主要是利用高機械化設備人工配合具體的施工展開對基坑的分層分段的形式予以開挖，在此過程中應當注重出好施工區域內的排水工作并且在進行基坑的邊坡防護與基坑的開挖工作同時展開，采取開挖工作與防護工作同時進行。同時還需要強化對開挖變高方面的有效控制，盡可能避免出現超挖情況的出現，若出現超挖的情況應當對該部分利用碎石進行合理地回填夯實處理。對于預留支護樁側核心土同時盡可能保持開挖邊坡保持在45°的角度，預留到框架橋部分地板施工結束。在具體的施工階段，盡可能防止土方開挖機械對圍護結構的碰撞破壞的情況出現，同時在展開對土方的實際開挖過程中，應當增強對基坑還有附近區域的監控量測，結合監控量測的相關信息，科學合理地展開計算以及對施工參數進行優化調整，使得工程項目保持穩定有序的施工。在進行對巖溶注漿施工的過程中對于一般的溶洞需要采用水泥漿液進行注漿。對于相對較大的巖溶通道還有空洞，若是注漿量相對較大的情況下，應當先進行水泥粉煤灰漿液或者水泥砂漿的灌注，通過對溶蝕體展開有效地填充然后在進行注漿處理。在注漿的過程中一般基巖注漿壓力需要保持在0.1到0.3Mpa,對于巖土界面周邊應當進行壓力的逐步加大至0.3到0.5Mpa。在進行防水止水帷幕攪拌樁的施工過程中，進行預攪下鉆啟動攪拌機，鉆進半米以后將蝶形閥打開直噴壓縮空氣，從而防止鉆進是將噴漿口堵塞，并且采用壓縮空氣實現負載扭矩的減少，從而令鉆進工作順利開展。在鉆進中把軟土盡可能地切碎處理從而便于同水泥將的均勻攪拌。當到達硬層后進行噴漿，停頓一定的時間以后再反向旋轉并且進行鉆機的提升，速度盡可能保持在0.8米每分鐘一下，確保噴漿量到達一定的標準令樁體得到較為充分的攪拌。重復攪拌下沉到設計加固深度以后，攪拌機進行反方向的旋轉，根據噴漿要求的相應速度進行鉆頭的有效提升，直到距離地面半米的位置時，保持1分鐘的持續攪拌然后慢慢地把鉆頭提出地面。

4 隧道沉降變形的中長期預測

結合北嶺隧道洞門位移監測實際結果，對隧道洞口的位移進行中期預測，將部分檢測點作為重要的檢測點，使用最小二乘法從而展開對里程還有改成的現有檢測數據做數值分析的線型回歸分析。因為不同的監測點偏距數據呈現著波動的狀態，并且位移量級相對較小。同時結合對基坑的數值模擬，以及根據施工階段的相關動態監測數據展開對隧道的長期變性展開預測。從存在漸近線雙曲線檢測變化曲線獲取到典型測點極限的變化值，同時計算出長期變性位移的數值。根據中期預測位移還有長期預測位移差值從而獲取到今后十年的長期變形位移預測。通過長期變形預測結果能夠了解到：工程項目施工完成以后的中期到今后10年的預測值都低于5毫米，極大程度上小于高速鐵路規范要求的15毫米。借助漸近線雙曲線預測的中期預測位移值還有長期預測位移值，根據數值模擬的計算值展開有效地對比，不同測點位置的整體變形趨勢同施工過程中位移監測還有中長期預測位置值相對較為匹配。中長期預測位移值還有數值模擬計算最大值對標，換言之數值模擬未能夠計算時間對變形方面所造成的的影響，然而中期預測位移依然小于數值模擬最大值。因為長期變形預測來自施工過程中位移監測結果并且在時間方面的跨度相對較大，長期變形預測值同具體相比回存在一定的不同，為滿足高速鐵路的正常運行對變形方面的要求，應當有效處理好隧道出口的位移監測方面的相關工作。

通過采用大型有限元軟件從而進行對特級深基坑三維計算模型的合理構建，從而對北嶺山隧道開挖前山體自然狀態還有洞口開挖以及隧道的施工與洞口基坑開挖的整個過程的受力還有變形特性的科學模擬，從而發現了其施工規律，主要涉及到由于深基坑開挖方面的影響從而對隧道口結構造成一定程度的唯一均在隧道出口段最外側邊緣位置上。結合隧道出口變形檢測點檢測的結果，不同的監測點三維變形趨勢相對較為正常，每個監測點監控測量的唯一變形至都相對于小于數值模擬結果，表明框架橋深基坑設計還有施工控制相對較為良好。結合施工階段位移監測還有對隧道出口段變形所進行的中長期預測表明，高速鐵路中長期變形預測結果低于數值計算的結果從而能夠實現鐵路正常運用的具體要求。在隨帶洞口進行深基坑的開挖作業過程中由于施工過程中風險相對較大，通過進行T型支撐樁還有基坑土體分區分層進行有效地開挖，進行核心土的預留處理，同時還應當在進行邊坡的作業以及開挖作業的過程中應當保持邊開挖邊進行有效地防護等措施，進行對設計方案的有效簡化以及優化處理，確保工程項目在安全的環境下順利進行。

5 結束語

由于在隧道洞口進行深基坑施工風險系數相對較高，因此在展開深基坑開挖的過程中應當采取有效地措施，從而確保在具體的施工過程中保持隧道的安全的前提下處理好深基坑開挖施工中所存在的問題。同時還應當注意施工過程中個施工要點，以此促進工程項目的有序開展。