濟(jì)南黃河隧道工程北岸工作井基坑開挖施工研究

肖洪斌

（中鐵十四局集團(tuán)大盾構(gòu)工程有限公司，南京 211800）

1 引言

近年來由于人口增多，交通運(yùn)輸業(yè)迅速發(fā)展，地鐵工程建設(shè)迅速崛起，因而，超大、超深基坑數(shù)量也在不斷增加。隨著基坑朝深大方向的發(fā)展，基坑開挖施工技術(shù)涉及多領(lǐng)域交叉學(xué)科知識，十分復(fù)雜[1-3]，并且當(dāng)前基坑工程理論研究無法滿足實際工程需求，因此，在實際基坑開挖過程中容易產(chǎn)生一系列工程事故[4-6]。本文對深大基坑工程開挖施工重難點(diǎn)進(jìn)行分析，并提出具體控制措施。

2 工程概況

2.1 周邊環(huán)境

濟(jì)南黃河隧道北岸基坑屬黃河下游沖積平原，工作井基坑位置平面示意圖見圖1。工程場地位于鵲山村北側(cè)，距離黃河北岸大堤約670 m，距西側(cè)G309 國道約330 m，如圖1 所示。明挖敞口段下方有水庫連通渠穿過，距離結(jié)構(gòu)底板2.2 m。

圖1 工作井基坑位置平面示意圖

2.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

在勘探深度內(nèi)地層共分15 大層，表層局部為人工填土。

該基坑工程地下水主要分布在第四系地層中，地下水類型主要是孔隙潛水類型，水位埋深在0.94～11.31 m，相應(yīng)高程在22.50～23.95 m。該地區(qū)的含水層主要是粉土、粉砂層。

3 工程重難點(diǎn)

北岸工作井開挖的最大開挖深度是31 m，基坑臨近黃河地段，本地段地下水比較豐富，本工程采用的是明挖法施工。由于水壓的作用，在基坑開挖過程中地下水會滲入基坑中，造成流水、流沙甚至出現(xiàn)坑底管涌現(xiàn)象。這些情況出現(xiàn)會危及基坑穩(wěn)定性及施工人員的安全，在施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行。

北岸工作井及后續(xù)始發(fā)段，基坑寬度為34.14～50 m、開挖深度最深處達(dá)到31 m。在基坑開挖范圍內(nèi)設(shè)置5～7 道內(nèi)支撐，內(nèi)支撐為混凝土支撐+鋼支撐形式?；涌缍缺容^大，開挖結(jié)構(gòu)施工時間會比較長，所以，在施工期間確保基坑變形安全可控是重難點(diǎn)。

地連墻接縫處出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，基坑底部出現(xiàn)突涌等都會造成基坑失穩(wěn)。為了確保施工場地的安全，應(yīng)按規(guī)范要求做好相應(yīng)的安全措施。

4 基坑開挖支撐施工技術(shù)控制措施

4.1 基坑開挖順序及工藝

4.1.1 工作井及后續(xù)始發(fā)段開挖

在基坑兩側(cè)各配置1 臺長臂挖掘機(jī)和1 臺輪胎式抓斗開挖直接裝車，每個工作面配置2 臺小型挖掘機(jī)配合。冠梁上部土層從大里程向小里程進(jìn)行開挖，冠梁以下土層施工順序為從基坑南北兩側(cè)向中間施工的原則。

4.1.2 明挖暗埋段

明挖暗埋段第一流水段等工作井最北側(cè)主體施工完成后，再進(jìn)行開挖作業(yè)，邊開挖邊鑿除工作井及明挖暗埋段的封堵墻。

4.1.3 放坡開挖段

本工程放坡開挖段深度為0～6.1 m，采用臺階法分段開挖，根據(jù)開挖進(jìn)度及時進(jìn)行鋼筋網(wǎng)噴混凝土施工。如圖2 所示。

圖2 放坡段開挖步序及方法示意圖

4.2 基坑開挖施工質(zhì)量要求

土方開挖各工序控制要點(diǎn)及標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。

4.3 基坑開挖技術(shù)保證措施

1）基坑開挖應(yīng)符合時間與空間效應(yīng)，以達(dá)到提高工程質(zhì)量的效果。

2）應(yīng)在基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到一定強(qiáng)度后方可進(jìn)行基坑開挖。

3）基坑開挖應(yīng)采取分步、分層開挖的原則，嚴(yán)格避免基坑超挖現(xiàn)象的出現(xiàn)。

4）在基坑開挖后立即進(jìn)行支撐架設(shè)，按照先架設(shè)支撐后進(jìn)行開挖的原則進(jìn)行施工，確保施工的安全性。

5）合理安排施工順序，使基坑開挖、支護(hù)支撐及結(jié)構(gòu)施工有序銜接，避免因工序平行作業(yè)引起窩工、互相干擾等現(xiàn)象，提高施工效率及安全性。

4.4 基坑開挖支護(hù)施工安全控制

1）進(jìn)行邊坡土方開挖時，為防止邊坡失穩(wěn)，不切割坡腳；在進(jìn)行施工過程中，邊坡較陡，陡于1/5 時，不能在其上堆放棄土。

2）應(yīng)遵循分層開挖的原則，嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行放坡，避免造成滑坡事故。

3）當(dāng)存在多臺挖掘機(jī)同時進(jìn)行工作時，挖掘機(jī)應(yīng)具有一定的間距，此間距應(yīng)在10 m 以上。

4）在機(jī)械施工區(qū)應(yīng)貼“非工作人員不可進(jìn)入”的警告標(biāo)識，機(jī)械卸土?xí)r，應(yīng)待機(jī)械停穩(wěn)后進(jìn)行工作。

5）在基坑四周要做圍欄，圍欄高度設(shè)置為1.2 m，施工材料、設(shè)施或車輛荷載等地面荷載在20 kPa 以內(nèi)；夜間設(shè)紅色警示標(biāo)志。

6）機(jī)械挖土?xí)r，如有發(fā)現(xiàn)土質(zhì)發(fā)生松軟或者地下水有涌動現(xiàn)象時，必須查看相關(guān)報告，根據(jù)土質(zhì)特性采取相應(yīng)安全措施。

7）當(dāng)邊坡出現(xiàn)輕微滑移時，應(yīng)準(zhǔn)備適量的擋土板及防滑袋，并用打鋼管的方法進(jìn)行局部加固。

8）基坑施工階段設(shè)置人員上下基坑通道，每個作業(yè)面根據(jù)現(xiàn)場實際情況設(shè)置一處通道，通道為（長×寬×高=4 m×2 m×2.5 m）梯籠，基坑第一道混凝土支撐與梯籠頂部進(jìn)行連接，如圖3 和圖4 所示。根據(jù)梯籠的高度，開挖時控制梯籠設(shè)置處的每層開挖深度，以方便梯籠安裝。每層土開挖后，澆筑20 cm厚臨時混凝土平臺，確保平臺平整度滿足要求，將梯籠最底節(jié)設(shè)置于混凝土平臺，并采用膨脹螺栓進(jìn)行連接，并且每節(jié)梯籠均與圍護(hù)結(jié)構(gòu)有效連接。

圖4 基坑上下通道梯籠

5 結(jié)語

本文對濟(jì)南黃河隧道工程北岸工作井基坑開挖中遇到的工程重難點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)分析，并給出基坑開挖過程中的控制措施，經(jīng)檢驗，本工程所采用的開挖支撐施工技術(shù)能達(dá)到安全施工的目的，可為類似工程提供參考。