浅谈涉铁房建工程深基坑施工

2018-03-27周海飞

四川水泥 2018年3期

关键词：帷幕接触网营业

周海飞

（福州铁建建筑有限公司，福建福州 350000）

0 前言

为了充份利用土地资源，建筑深基坑工程很多，且常遇到周边环境复杂的情况，邻近建筑物、构筑物，如铁路。下面将以厦门站行包动备及客运整备综合楼工程（涉铁）深基坑的施工实例，论述施工中解决问题的思路。

1 涉铁深基坑概况

1.1 工程简介

厦门站行包动备及客运整备综合楼工程，地上主体建筑9层，地下室2层，框架结构，采用桩基础形式。地下两层为停车库等功能用房，地上九层主要为铁路行包、动车备餐等铁路用房。基坑面积为1789.7 m2，呈不规则矩形，长约78m，宽24m，开挖深度约为8.3m（局部10.3m）。

1.2 工程水文地质条件

工程场地内土层自上而下土层及地下水主要为赋存于杂填土①1、填石①2、素填土①3孔隙中的上层滞水（局部上述三层厚度较大地段为潜水）及粗砂③2的孔隙中和花岗岩残积砂质粘性土④、全风化花岗岩⑤、砂砾状强风化花岗岩⑥层的孔隙网状裂隙中及碎块状强风化花岗岩⑦、中风化花岗岩⑧层的裂隙中的承压水（局部淤泥质土及粉质粘土缺失地段为潜水）。

1.3 基坑支护设计方案

深基坑安全等级一级，侧壁重要性安全系数1.10，基坑使用年限1年，采用止水帷幕+围护桩(有冠梁)+一道砼支撑+一道钢支撑的支护结构，支撑为南北对撑。围护桩采用□1000@1200mm长18.3m的钻孔灌注桩，桩间土防护采用100mm厚C20网喷混凝土进行防护；冠梁断面尺寸 1000mm×1000 mm，冠梁面绝对标高13.95m；第一道支撑为800mm×1000mm的混凝土撑，支撑中心绝对标高为13.45m；第二道撑为钢管撑，采用□800mm，t=16mm的钢管,支撑中心标高为7.95m；止水帷幕采用□850@600mm的三轴搅拌桩，坑内集水井明沟抽排疏干水。

1.4 基坑变形监测报警值

基坑变形监测报警值由于邻近铁路营业线要求较严：基坑周围地表沉降累计≤10mm，变化速率≤2mm/d；围护桩顶面水平位移累计≤10mm、竖向位移累计≤10mm，变化速率≤2mm/d；土体深层水平位移累计≤10mm，变化速率≤2mm/d；地下水位累计≤1m，变化速率≤500mm/d；支撑轴力≤材料抗力 70%和支撑轴力标准值的较小值。

2 施工的工况分析

2.1 基坑周边环境条件

（1）基坑北邻车站9道铁路线约6.5m，在开挖影响范围内分别离距基坑3.39m和4.42m有铁路接触网支柱及基础两个；

（2）南侧斜东向有一条下穿隧道；

（3）南临站平一路，有市政路灯电缆线；

（4）有既有雨水涵南北方向贯穿其中，需要进行改迁后才能才补齐围护桩与止水帷幕；

（5）东南侧距离30米有厦门铁路供电段车间办公楼；

（6）场地内的地下管线（包括铁通、南昌通信段、移动、联通、电信、警备司令部等通信管线）已经改迁完毕。

2.2 周边环境条件对基坑施工工况的影响

（1）邻近营业线施工，是指在营业线两侧一定范围内，新建铁路工程、既有线改造工程及地方工程等影响或可能影响铁路营业设备稳定、使用和行车安全的施工作业。概念中“一定范围内”侧重于安全预想方，一般为30m范围；电气化铁路接触网支柱外侧2 m，非电气化铁路信号机立柱外侧1m范围为营业线设备安全限界。由此可见，本基坑为邻近营业线施工，纳入铁路安全监督计划。施工时要注意铁路侧的土体变化，及施工机具侵入安全限界内影响接触网稳定和行车安全。

图1 基坑平面位置图

（2）下穿隧道对基坑南侧的超载有一点的影响，一定程度上缩小了围护结构南侧的超载作用宽度。但是施工时，特别是围护柱及止水帷幕，对下穿隧道围护结构体系的影响。

（3）南临市政道路，有市政路灯电缆线，所以施工时，要采取保护措施。

（4）雨水涵的存在对施工步骤，围护桩、止水帷幕施工顺序都有影响。

（5）东南侧厦门铁路供电段车间办公楼因为距离远，又间隔着下穿隧道，对基坑影响较小。

（6）场地内的原有地下管线，虽然已改迁，但是在清理场地上层土方时，要小心注意。

（7）由于周边环境条件复杂，场坪标高也复杂，主要是由南向北阶梯式递减，市政道路侧高出基坑地坪1m，而铁路侧又低了基坑地坪1.2m，临边施工时要进行处理。

2.3 确定施工重难点

（1）邻近营业线施工，基坑边土体形变、水位变化限值低。

（2）基坑地处市中心且场地狭小，围护支护结构密，两道内支撑间净高低，出土困难。

3 施工解决问题方案

（1）邻近营业线施工，基坑安全等级高，需要对施工工艺、机具进行调整，超载进行核算。

①由铁路测改雨水涵的外排围护桩，距接触网支柱较近2.05m，接近安全限界，为了不让施工机具侵界，由钻孔灌注桩改为人工挖孔桩（桩长最深为10m）。

②基坑场坪与铁路地坪有高差1.2m，在平整场坪时，在铁路侧用沙袋垒出1.5m宽的临时挡墙。

③基坑近铁路的围护桩钻孔灌注桩机采用回旋钻机，不许用冲击钻机。由于接触网高度为基坑场坪以上6.5m，所以在施工灌注桩钢筋笼时，笼长必须小于6m，且安斜拉索，避免在吊装时，摆动，靠近接触网高压线。

④止水帷幕原设计采用三轴搅拌桩，施工设备高度为 40m，存在倾覆安全隐患，改为高压旋喷桩，且采用体积小，工作灵活的低架机。

但是在确定变更方案前要进行高压旋喷桩试桩试验，确定工艺参数，如三重管、二重管还是单重管（主要是影响桩径），水泥渗量、压力值等；检测成桩可靠性和防渗功能，如进行钻心取样检测桩身完整性、进行注水试验以验证抗渗性能。

经过试桩，速度、水泥渗量以满足砂层（渗透系数大）旋喷效果为准，本工程选用的是三重管高压旋喷桩，水泥用量为550kg/m。

⑤为了在止水帷幕施工完毕后应组织进行深基坑预降水试验，以验证地质情况和止水幕墙的止水效果，将原设计中坑内集水井明沟抽排疏干水，变更为坑内增设9口管井疏干降水井、3口观测（回灌）井，铁路侧3口观测（回灌）井。

在基坑土方开挖前疏干降水，坑内水位降底一定量时，从坑外观测井中测量水位，变化不大说明止水帷幕成功，已将坑内外水系截断。反之为失败，将重新进行地下水控制处理，如坑外回灌补偿水下水位，铁路侧坑外则必须止水帷幕加强防止开挖时土体流失。

⑥由于基坑围护结构内支撑施工时，将用到塔吊等垂直运输设备，为了不侵入营业线设备安全限界，本工程采用了两台截臂塔吊，最大旋转半径31m。

⑦从基坑工程设计施工图和计算书中，了解到非铁路侧基坑超载为20 kN /m，铁路侧6米内的超载为20 kN /m，6米外为60 kN /m。由于是营业铁路线主要是核算火车的超载，火车头最重，一般是126 t，长21m，超载为60 kN /m，符合设计要求。

（2）合理的方案解决出土困难。

基坑土方挖土采用分层分段开挖的方法，土石方开挖严格遵循“先支护，后开挖”，并根据工程实际情况，先分层开挖支护结构周边土石方并严格遵循分段分层开挖原则。场地分成①、②、③三段，每段不超过24m（不超过基坑宽度）。每层的厚度不得超过2米，淤泥不超过1米，严禁局部超挖，以免淤泥层流动造成支护桩倾斜及损坏，具体详图2、图3。

分层情况：第一层13.95m至11.95m，第二层11.95m至9.95m，第三层9.95m至7.95m，第四层7.95m至5.95m；退土方向：由西向东①-②-③段依次退土。由C200、C120型挖掘机并将土方盘集至上部，后由C350型挖掘机处装车运到弃土场。