沪杭高铁海杭特大桥软土深基坑开挖施工技术

摘要： 本文针对沪杭高铁海杭特大桥京杭二通道连续梁工程软土地基深基坑土方开挖的施工难点，详细阐述了软土地区深基坑开挖施工方法和开挖施工监测，确保该工程顺利完成土方开挖，为后续工程的顺利实施奠定了基础，实践证明该施工技术在软土地区深基坑开挖是安全、合理、可行的。

关键词： 软土地基；深基坑；开挖；变形监测

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1 引言

深基坑开挖一直是建筑施工中的技术难点、安全重点。在沪杭高铁异常紧张的工期条件下，不容有半点差错。这就必须制定安全合理的施工技术方案，严格进行施工过程监控。

2 工程概况

沪杭高铁海杭特大桥京杭二通道连续梁（48+80+48m）中心里程为DK140+060.825，主跨桥墩为232#墩和233#墩，两主墩处地势平坦，经现场测量地面标高为4.81m，两个主墩下节承台的尺寸均为14.3×14.3×3.5m,设计承台底面高程为-5.69m，承台的开挖深度达10.5m。

3 工程地质及水文地质情况

本工程所处土层为淤泥质土，呈流塑状，具有自稳性差，承载力低等特点；地下水位高，静止水位埋深一般在1.0m左右。

4 深基坑支护施工方案

4.1原设计情况

原设计对该承台基础采用钢板桩围堰施工方法施工。经现场踏勘：该基础开挖深度大、地质条件差、地下水位高、坑边有河道通过，周围建筑物密集，施工风险大。经检算钢板桩围堰施工方法不能满足基坑底部抗隆起、基底抗管涌安全性及基坑整体抗浮稳定性。

4.2施工技术难点

⑴施工标准高、工期紧、任务重、质量要求高、基础施工风险大。

⑵软土地基土质较差，含水量较高，而且淤泥层分布较广、厚度较深，软土地区的基坑开挖工程施工条件相对较差，在基坑开挖过程中，软土地基的土体很容易产生坍塌或基底隆起，引起工程事故。

⑶软土地区的基坑占地面积大，深度深，土方施工周期长。基坑开挖后支护结构周围的土压力及水压力极易失去平衡，周围墙体产生向坑内的变形位移，很容易引起基坑外侧土体的沉降变形以及周围构筑物的破坏等质量安全事故。

⑷深基坑监测是一种能够直观反映基坑及其周边变形位移等情况的监测方法，是信息化、安全化施工的一种常用方法，监测控制在确保深基坑开挖质量及施工安全方面具有十分重要的作用，但是由于软土地区土质的复杂性对深基坑监测带来很大的技术困难。

4.3施工方案比选

经过对地下连续墙、钻孔灌注桩、SMW工法桩及钢板桩等围护结构进行比选，从施工准度、施工进度、设备进场、材料租用、工程造价等方面综合论证后，确定选用钻孔灌注桩加旋喷止水桩作为承台深基坑围护结构。桩径选用Φ1.0m，桩身砼C25，内支撑采用钢围檩，Φ609mm钢管支撑。桩布置按净距10cm考虑，以防扩孔引起相邻桩无法钻进（用回旋钻）。钢管支撑布置3道。详见下图。

5 施工方法

5.1施工准备

⑴清除基坑范围内障碍物，修好施工现场范围内运输通道。

⑵准备好地面排水及基坑内抽排水系统。

⑶作好各种不同类型的监测点布置并测得各测点的原始数据。

⑷按设计要求加工、购置（租赁等）钢围檩、钢支撑，备足钢支撑，备好出土、运输和弃土等设备，确保连续开挖。

5.2基坑开挖

当钻孔灌注桩及旋喷桩施工完成，且强度达到要求后进行基坑开挖施工。本开挖主要以机械化作业为主，水平分层开挖，边开挖边进行内支撑施工。开挖过程中，严格控制开挖土体层高差不大于2.0m，保证土体稳定。

⑴土方开挖采用挖掘机开挖，自卸汽车运输弃渣，基坑深度4m以内用普通挖掘机开挖，4m以下用长臂挖掘机开挖，坑内用0.3m3小挖掘机转挖,如土体承载小, 小挖掘机不能正常工作时,采用铺设路基板的措施。基底以上0.3m范围内土方由人工配合小挖掘机开挖。

⑵基坑开挖分层进行，在各道支撑的土层开挖过程中，小段土方（每个角2根支撑部位）要求在8～10小时内挖完，随即在8小时内安装好该段钢支撑施加预应力，并应考虑复加预应力措施；开挖时要特别注意土坡的稳定，每次土方开挖严格控制开挖深度，禁止超挖土体。

⑶开挖后及时进行钢管内支撑施工。

⑷开挖当中要注意及时进行基坑排水，基坑四周设截流沟和排水沟，渗水及雨水及时泵抽排走。

⑸开挖过程中，对基坑及周围环境（房屋）进行监测，反馈信息指导施工。

5.3钢支撑安装

采用φ609壁厚16mm钢管支撑，并设置钢围檩，钢围檩用700×300H型钢双拼加工，基坑拐角处第一道支撑采用300mm厚混凝土角撑，内配置双层双向Φ18@200钢筋。钢管支撑及钢围檩采用1台35t吊车起吊安装。

5.3.1围檩安装

围檩安设根据开挖深度及时进行。当土方开挖至围檩设计标高下0.5m时，准确测量支撑中心定位标高，凿出围护结构桩上的主筋并焊接三角托架或用膨胀螺栓锚设三角托架，根据围檩底面标高定位三角托架顶面标高，三角托架顶面标高定位精度满足规范要求。其后进行围檩分节段安设及焊接连接。

围檩安装采用吊车进行，安装时从钢支撑中间下放围檩到安装位置后，平转就位固定于三角支架上，并与桩内钢筋焊接固定。三角支架用L75×5角钢加工，用膨胀螺栓固定于围护桩内。

5.3.2钢支撑安装

围檩安设完成后，在围檩上放出支撑中心位置，进行斜支撑水平牛腿焊接，并进行支撑架设。采用人工配合吊车进行钢支撑起吊安装就位，支撑就位后利用千斤顶进行预应力加设，钢支撑预应力加设值为设计轴力的50～70%，施工中采用2台100t千斤顶，通过压力表读取预应力值，当压力读数与需要加设的预应力值相符时，稳定千斤顶，在活动端打设钢楔限位，完成支撑预应力加设。

斜支撑架设安装时，保证在钢围檩上焊接的水平牛腿三角支承钢板强度可靠、端面与斜支撑轴线垂直，并在斜支撑端头设可靠防滑措施。

6 监控量测

6.1围护结构水平位移监测（测斜）

测斜是本工程的一项主要量测项目，也是最能够直接反映围护安全状况的量测项目。用测斜仪由下至上测量预先埋设在桩内测斜管的变形情况，以了解基坑开挖施工过程中围护结构在深度方向上的水平位移情况，用以了解、推算围护结构变形。

6.2支撑轴力监测

支撑轴力测试是本基坑监测的重要测试项目，支撑体系是否安全，直接关系着基坑坑施工的成败。钢支撑采用支撑轴力计来监测支撑轴力的变化，轴力计安装在钢支撑端板与围檩上焊接的水平牛腿之间，有专用的支持器以保证加装了轴力计的钢支撑（管）的正常工作，起到应有的支撑作用。

6.3坑外地下水位监测

地下水位监测井每个基坑布置2口，用水位计测试基坑外的水位变化，掌握坑外地下水沉降情况。

6.4基坑周围地表沉降监测

在基坑每边布置了基坑周围地表沉降测线，每条测线布3-4个测点，间距按3-4m布点，可密切监控基坑开挖引起周围地表的沉降随距离的变化规律。利用水准仪观测测点高程变化情况。

6.5周围建筑物沉降监测

用高程观测的方法来测量被保护建筑物的沉降，从而了解其是否发生会引起倾斜或开裂的不均匀沉降。

6.6警戒值

警戒值的确定是监测工作中的非常重要的工作内容。警戒值的确定应结合工程的实际情况，在充分分析基坑受力、变形状况的基础上提出，只有这样才可以起到真正的指导作用。

⑴支撑轴力为设计值的85％。

⑵围护结构水平变形量为3.5cm，变化速率为2mm/d。

⑶围护结构最大沉降量为30mm，地表最大沉降量为35mm，变化速率为2mm/d。

⑷基坑外水位下降量为2m，下降速率为0.5m/d（结合本地区房屋基础深度考虑）。

⑸建筑物差异沉降值δ/L为1/300（δ为差异沉降值，L为建筑物长度）。

7 结束语

由于软土地区土质复杂，以及深基坑施工过程中影响施工安全和质量的因素众多，涉及到土力学中的强度、变形、稳定等问题，由于基坑土体与支护结构相互作用、施工场地交通、水位等因素的影响，导致施工进程受到制约。因此，努力探索软土地区的深基坑开挖施工新技术，按照合理的施工技术指导，对于软土地区深基坑施工技术具有重要的意义。

针对沪杭高铁海杭特大桥京杭二通道连续梁深基坑施工具体情况，提出了用钻孔灌注桩加旋喷止水桩作为承台深基坑围护结构的开挖方式，然后进行围檩分节段安设及焊接连接。加强施工过程中的动态监控管理，确保了软土地区深基坑施工的顺利进行以及建筑物基础的安全，实践证明该施工技术在沪杭高铁海杭特大桥软土深基坑开挖是安全、合理、可行的。

参考文献：

［1］《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》[S]（TZ213-2005）。铁道部经济规划研究院，2005（09）

［2］《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》[S]（铁建设［2005］160号），铁道部行业标准，2005（09）

［3］《铁路桥涵工程施工安全技术规程》（铁建设［2009］181号）

［4］《铁路工程基本作业施工安全技术规程》（铁建设［2009］181号）

［5］浙江省标准《建筑基坑工程技术规程》（DB33/T1008-2000）

［6］《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）

［7］《建筑物变形测量规范》（JGJ8-2007）

作者简介:

常锦锋（1983-），男，助理工程师，中铁一局集团第五工程有限公司，陕西 宝鸡 721006