零距離復(fù)雜深基坑設(shè)計施工在高速鐵路隧道口中的應(yīng)用分析

潘垚先

（昭通市職業(yè)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(fēng)險系數(shù)相對較高，并且若是設(shè)計不合理對其施工以及使用狀態(tài)均會產(chǎn)生一定程度的影響。因此應(yīng)當(dāng)對零距離復(fù)雜深基坑設(shè)計施工技術(shù)予以科學(xué)合理地運用從而確保施工安全以及施工質(zhì)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(tài)，屬于高速公路跨越鐵路的形式，通過有關(guān)部門的有效協(xié)商以及多方論證以后從而決定根據(jù)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(shè)的過程中由于鐵路還有公路縱斷面方面的影響，根據(jù)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(biāo)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(jīng)在高速公路建設(shè)之前已經(jīng)建設(shè)完成，若是此下穿框架橋在高速鐵路開通以后開始建設(shè)，會對鐵路系統(tǒng)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(nèi)已經(jīng)建設(shè)完成的高速鐵路，從而在高速鐵路通車之前實現(xiàn)下穿通道工程的完工。

2 工程建設(shè)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(qū)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(qū)域地下水發(fā)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(cè)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)附加內(nèi)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(biāo)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?shù)装逑鄬^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(tài)，此隧道出口明洞段還有洞前原設(shè)計分別利用CFG樁還有樁板結(jié)構(gòu)展開對地基的進一步加固處理。完成變更以后為了確?？蚣軜蜻€有兩側(cè)路基的安全以及沉降，在設(shè)計施工是應(yīng)當(dāng)采用高速鐵路的標(biāo)準(zhǔn)進行。

3 基坑開挖支護設(shè)計還有建設(shè)情況

根據(jù)施工設(shè)計，在進行框架橋的施工之前應(yīng)當(dāng)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(jù)相關(guān)規(guī)定，此基坑屬于特級深基坑，基坑工程的穩(wěn)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(jié)構(gòu)會產(chǎn)生一定程度的附加內(nèi)里以及變形，對于隧道洞口還有基坑的穩(wěn)定性還有高速鐵路正式開通以后軌道的穩(wěn)定性均會產(chǎn)生一定程度的影響。盡管深基坑還有框架橋的設(shè)計施工成熟度相對較高，然而因為高速鐵路的特殊性其標(biāo)準(zhǔn)要求相對較高，從而也會使得前文設(shè)計施工也會造成一定程度的變化，展開對該方面變化規(guī)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(dǎo)意義。因此根據(jù)該工程項目的具體情況展開相關(guān)的地質(zhì)方面的資料的有效收集，從而根據(jù)相關(guān)的信息數(shù)據(jù)信息進行地質(zhì)和力學(xué)模型的有效構(gòu)建，進而展開對不同的工況予以科學(xué)合理的模擬，實現(xiàn)對原來的設(shè)計施工方案的進一步優(yōu)化處理。同時展開嚴(yán)格的現(xiàn)場監(jiān)控從而確保工程項目能夠健康穩(wěn)定的進行。在展開對基坑開挖支護設(shè)計的過程中，因為地下水發(fā)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(jīng)完成建設(shè)的北嶺山隧道還有樁板結(jié)構(gòu)造成沉降方面的破壞，因此在進行基坑的施工之前應(yīng)當(dāng)先對基坑展開防護作業(yè)以及止水處理。在處理防護還有止水方面的設(shè)計過程中對靠近隧道的一側(cè)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(shè)置，冠梁的規(guī)格為寬1.5米高為1米。對于接近隧道一側(cè)的樁間實做直徑為600毫米攪拌樁從而構(gòu)建起止水帷幕。為了避免隧道洞門出現(xiàn)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(shè)冠梁從而與支護樁冠梁進行連接?；釉谶M行開挖的過程中涉及到高程以后，高速鐵路區(qū)域內(nèi)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(cè)的U型槽低價使用抗拔樁進行加固，同時展開對基坑區(qū)域內(nèi)的巖溶注漿施工。臨近隧道一側(cè)的基坑在進行開挖處理以后五樁基防護的區(qū)域根據(jù)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(qū)分層展開施工的，對于臨近支護樁側(cè)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(yè)以及框架橋的施工的過程中，應(yīng)當(dāng)先對影響框架橋施工區(qū)域內(nèi)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(qū)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(cè)進行回填以及對鐵路無砟軌道進行恢復(fù)。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(zhǔn)地分析，從而采用最新的基坑支護理論展開對數(shù)值模擬分析。在展開對基坑開挖數(shù)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(jīng)徹底處理好止水方面的措施，排除地下水滲流的相關(guān)因素的影響，土層主要服從摩爾-庫倫本構(gòu)模型，樁體還有冠梁主要服從彈性本構(gòu)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(qū)域內(nèi)的高速鐵路已經(jīng)完成結(jié)構(gòu)建設(shè)的部分進行拆除，在進行土方的具體開挖施工過程中技術(shù)人員對施工圖紙進行充分的了解與掌握，展開技術(shù)交底處理好坑頂臨時排水設(shè)施，基坑在開挖的過程中主要是利用高機械化設(shè)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(yīng)當(dāng)注重出好施工區(qū)域內(nèi)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(xiàn)超挖情況的出現(xiàn)，若出現(xiàn)超挖的情況應(yīng)當(dāng)對該部分利用碎石進行合理地回填夯實處理。對于預(yù)留支護樁側(cè)核心土同時盡可能保持開挖邊坡保持在45°的角度，預(yù)留到框架橋部分地板施工結(jié)束。在具體的施工階段，盡可能防止土方開挖機械對圍護結(jié)構(gòu)的碰撞破壞的情況出現(xiàn)，同時在展開對土方的實際開挖過程中，應(yīng)當(dāng)增強對基坑還有附近區(qū)域的監(jiān)控量測，結(jié)合監(jiān)控量測的相關(guān)信息，科學(xué)合理地展開計算以及對施工參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整，使得工程項目保持穩(wěn)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(yīng)當(dāng)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(yīng)當(dāng)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(yù)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(xiàn)負(fù)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(dāng)?shù)竭_硬層后進行噴漿，停頓一定的時間以后再反向旋轉(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)令樁體得到較為充分的攪拌。重復(fù)攪拌下沉到設(shè)計加固深度以后，攪拌機進行反方向的旋轉(zhuǎn)，根據(jù)噴漿要求的相應(yīng)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(xù)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(yù)測

結(jié)合北嶺隧道洞門位移監(jiān)測實際結(jié)果，對隧道洞口的位移進行中期預(yù)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(xiàn)有檢測數(shù)據(jù)做數(shù)值分析的線型回歸分析。因為不同的監(jiān)測點偏距數(shù)據(jù)呈現(xiàn)著波動的狀態(tài)，并且位移量級相對較小。同時結(jié)合對基坑的數(shù)值模擬，以及根據(jù)施工階段的相關(guān)動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)展開對隧道的長期變性展開預(yù)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(shù)值。根據(jù)中期預(yù)測位移還有長期預(yù)測位移差值從而獲取到今后十年的長期變形位移預(yù)測。通過長期變形預(yù)測結(jié)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(yù)測值都低于5毫米，極大程度上小于高速鐵路規(guī)范要求的15毫米。借助漸近線雙曲線預(yù)測的中期預(yù)測位移值還有長期預(yù)測位移值，根據(jù)數(shù)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(jiān)測還有中長期預(yù)測位置值相對較為匹配。中長期預(yù)測位移值還有數(shù)值模擬計算最大值對標(biāo)，換言之?dāng)?shù)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(yù)測位移依然小于數(shù)值模擬最大值。因為長期變形預(yù)測來自施工過程中位移監(jiān)測結(jié)果并且在時間方面的跨度相對較大，長期變形預(yù)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(yīng)當(dāng)有效處理好隧道出口的位移監(jiān)測方面的相關(guān)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(gòu)建，從而對北嶺山隧道開挖前山體自然狀態(tài)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(xué)模擬，從而發(fā)現(xiàn)了其施工規(guī)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(jié)構(gòu)造成一定程度的唯一均在隧道出口段最外側(cè)邊緣位置上。結(jié)合隧道出口變形檢測點檢測的結(jié)果，不同的監(jiān)測點三維變形趨勢相對較為正常，每個監(jiān)測點監(jiān)控測量的唯一變形至都相對于小于數(shù)值模擬結(jié)果，表明框架橋深基坑設(shè)計還有施工控制相對較為良好。結(jié)合施工階段位移監(jiān)測還有對隧道出口段變形所進行的中長期預(yù)測表明，高速鐵路中長期變形預(yù)測結(jié)果低于數(shù)值計算的結(jié)果從而能夠?qū)崿F(xiàn)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(yè)過程中由于施工過程中風(fēng)險相對較大，通過進行T型支撐樁還有基坑土體分區(qū)分層進行有效地開挖，進行核心土的預(yù)留處理，同時還應(yīng)當(dāng)在進行邊坡的作業(yè)以及開挖作業(yè)的過程中應(yīng)當(dāng)保持邊開挖邊進行有效地防護等措施，進行對設(shè)計方案的有效簡化以及優(yōu)化處理，確保工程項目在安全的環(huán)境下順利進行。

5 結(jié)束語

由于在隧道洞口進行深基坑施工風(fēng)險系數(shù)相對較高，因此在展開深基坑開挖的過程中應(yīng)當(dāng)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(yīng)當(dāng)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。