地下通道工程深基坑开挖施工技术

/浅谈地下通道工程深基坑开挖施工技术谢旺山中铁十五局集团第四工程有限公司河南省郑州市450000摘要：本工程地处长江漫滩地区、紧邻长江沿岸，局部地段存在软流塑状态淤泥质粘土，地下水位高，地层透水性强。工程围护结构地下连续墙最深53.4m，底板埋深最大达27m左右。基坑开挖面积达7万平米，土方开挖分放坡开挖和垂直开挖，基坑总体格局是毫无规则的,基坑内分布着数条形态各异的坑中坑，且深度方向极度不对称，这在国内同类工程中极为罕见。关键词：地下通道深基坑开挖坑中坑围护结构1.工程概况南京市梅子洲过江通道接工程是2014年青奥会的主要配套工程之一，工程的核心限制性区域为地下立交段施工，主要接受明挖暗埋法施工，“坑中坑”设计为其主要特点，接受大放坡开挖的地下空间基坑内套直立开挖的隧道基坑的形式，基坑最大挖深27m，最大挖宽258m，最大挖长320m。地质核心区开挖范围土质主要为杂填土、淤泥质粉质粘土、粉砂、粉细砂、粉质粘土夹粉砂等不良地质。2、工程重点、难点分析基坑开挖施工的主要重、难点有：（1）梅子洲主隧道自身结构开挖深度大，最深达到27m，开挖过程中可能出现围护结构变形、开裂、墙缝或地基涌水、涌砂、地面沉降、坑底隆起等状况，可能造成围护结构和支撑结构的失稳,是本工程的难点；（2）本工程靠近长江大堤，邻近建筑物包括在建青奥中心及在建国际风情街，基坑面积大，开挖深，属于长江低漫滩地区，如何按需进行基坑降水，限制开挖过程中周边地面沉降是施工的重点；（3）深大基坑施工难度大，基坑存在悬臂式结构开挖，围护结构体系稳定平安限制难，基坑支撑体系的刚好稳固是支撑施工的重点。3.解决对策及思路3.1开挖原则(1)基坑开挖必需在降水井完成并正常运营，地下连续墙、围护桩、立柱桩、抗拔桩、止水帷幕、地基加固达到设计强度后方可进行。（2）基坑每一层开挖时确保已经将地下水水位降低至开挖面下至少1米。（3）基坑开挖依据“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则进行开挖。(4)钢管支撑开挖至设计底标高底时刚好支撑(钢支撑底部放在开挖面上)，砼支撑开挖至设计顶标高时,开槽、施工垫层、绑钢筋、立模板、浇筑混凝土支撑。尽量削减基坑无支撑区域及暴露时间，严禁超挖。3.2开挖面布置6米以上的土层接受2台PC360型挖掘机开挖；深度在地面下6米~地面下12米的土层，地面运用2台现代305长臂挖掘机。基坑中布置PC220、PC130和PC60协作开挖。开挖深度在地面下12米以下时，运用2台现代375长臂挖掘机进行施工,基坑中布置PC130和PC60协作开挖。开挖示意图见图1-1～1-3。图1-1浅层土方开挖示意图图1-2深层土方开挖示意图图1-3深层土方开挖示意图具体开挖步骤如下：（1）基坑首道钢筋混凝土支撑浇筑完毕并达到设计强度后，起先基坑第一层土方开挖施工，整个基坑宽度内由两台挖掘机进行首层土开挖。基坑第一层土方纵向开挖第一台阶底部宽度设置为6米，开挖深度为开挖至第一道钢支撑底部0.5米。依据施工图纸设计，首道混凝土支撑距离钢支撑距离为4.5米，则首层土开挖高度为5.0米。首层土台阶依据1:1进行放坡，依据首层土开挖高度和底部台阶施工长度则，顶部纵向挖掘长度为11米。（2）第一层土开挖完毕，基地标高开挖至第一层钢支撑底部0.5米后，起先进行第一层钢支撑安装。第一层钢支撑安装完毕后，挖掘机进入基地进行其次层土方开挖。其次层土方从基坑中间向两侧开挖，土方由第一台阶处挖掘机转至第一台阶顶面，由顶层挖掘机进行挖除，自卸汽车外运至弃土场。依据设置其次层土方开挖高度为3.5米。第一层第一道钢支撑之间的土方开挖完毕后，挖掘机后退起先安装其次道钢支撑。基坑进行其次层土开挖的同时，顶层土同步开挖后退，形成基坑开挖其次个台阶。（3）其次层土方开挖完毕后，基地标高开挖至其次层钢支撑底部0.5米后，起先进行其次层钢支撑安装。其次层钢支撑安装完毕后，挖掘机进入基地进行第三层土方开挖。第三层土方从基坑中间向两侧开挖，土方由其次台阶处挖掘机转至第一台阶顶面，有第一台阶顶面转至顶层，由顶层挖掘机进行挖除，自卸汽车外运至弃土场。依据设置第三层土方开挖高度为3.5米。其次层第一道钢支撑之间的土方开挖完毕后，挖掘机后退起先安装其次道钢支撑。基坑进行第三层土开挖的同时，顶层土同步开挖后退，形成基坑开挖第三个台阶。（4）第三层土方开挖完毕后，基地标高开挖至第三层钢支撑底部0.5米后，起先进行第三层钢支撑安装。第三层钢支撑安装完毕后，挖掘机进入基地进行第四层土方开挖。第四层土方从基坑中间向两侧开挖，土方由第三台阶处挖掘机转至其次台阶顶面，由其次台阶转至第一台阶再转至顶层，由顶层挖掘机进行挖除，自卸汽车外运至弃土场。依据设置第四层土方开挖高度为3.0-3.6米。第三层第一道钢支撑之间的土方开挖完毕后，挖掘机后退起先安装其次道钢支撑。基坑进行第三层土开挖的同时，顶层土同步开挖后退，形成基坑开挖第四个台阶。第四层土方为该段最底层土方，在进行第四层土方开挖时，开挖底标高限制在基地标高以上0.3米，剩余0.3米由人工进行挖除，长臂挖掘机垂直挖出基坑。3.3混凝土支撑、围檩、钢支撑等支撑体系的施工在基坑开挖每一层结束前，将该层所需混凝土支撑和钢支撑所需的钢筋加工成品，模板、钢管支撑、各种施工机具准备好。当该层开挖完成，由现场技术员确认可以施工支撑时，马上进行材料吊运和支撑施工工作。3.3.1、钢支撑施工①本工程用的钢支撑用φ609，t=16mm的钢管制作，钢管接受法兰盘连接。②钢支撑的一端为活络头，活络头依据图纸要求在地面加工。钢管制作时按设计要求制备足够数量的连接法兰盘、螺栓、楔块、千斤顶底座。③依据土方开挖的速度，提前配齐所需的钢支撑及楔块等，并将钢管配成设计长度，等待工作面挖出后进行安装。钢支撑施工依据挖完一段随即支撑一段的原则进行，使其能刚好发挥支护作用减小围护的变形。④钢支撑所在之处的土方挖完以后，通过测量放出该道支撑和围护的接触点，凿出该点预埋钢板,保证支撑和墙面垂直，位置适当。量出两个相对应的支撑点之间距离，校核已在地面上拼配好的支撑的长度。⑤钢支撑的一端为活络头，钢管拼装时，按设计长度通过法兰盘和螺栓连接，拼装偏差不大于20mm；预先在支撑要加预应力的一端焊好千斤顶底座。⑥钢支撑通过汽车吊吊装。吊装到位后，先不松开吊钩，将一端的活络头拉出顶住地连墙，再将2台液压千斤顶放入顶压位置，为便利施工并保持千斤顶加力一样，2台千斤顶用自制托架固定。千斤顶一端顶在地连墙上，一端顶在底座上，接通油管后即可开泵施加预应力，预应力施加到位后，用钢楔块撑紧端头处的缝隙并焊牢。然后回油松开千斤顶，解开起吊钢丝绳，完成这根支撑的安装。结论：本工程在项目建设中所面临的超大超深异形非对称基坑及坑中坑、邻近长江强透水地层、青奥配套项目工期异