明挖隧道深基坑施工技术探究

宋杜平 李凯旋

摘要：京雄城际铁路机场2号隧道总长7.208km。隧道采用明挖施工工艺，最大埋深为约32m，为单洞双线隧道，线间距5m，隧道最大埋深为28.64m。隧道设计为单洞双线隧道，线间距5m，洞门采用柱式洞门，主要采用土钉墙放坡、钻孔灌注桩+钢支撑围护、放坡+钻孔灌注桩+钢支撑围护及放坡+双排钻孔桩围护型式。

关键词：明挖隧道；基坑开挖；降水作业；监控量测

1、引言

明挖隧道基坑开挖是明挖法施工的主要工作之一，其主要特征为工程量占比较大，施工过程中各工序的交叉较为频繁，受地质影响因素较大等这些都是影响明挖隧道能否保质保量如期完工的重要因素。能否保证基坑稳定，保持基坑无水作业，基坑监控量测又是基坑开挖的核心环节，同时在施工过程中能否全面落实国家及当地对环水保的强制规范要求也是一项艰巨的挑战。

2、基坑开挖前准备

施工前结合场地特点及总体规划，做好现场“三通一平”。合理安排施工、生活的电力配给，架设和布置动力和照明电路。拟开挖段基坑的围护桩墙、冠梁已施作完成且强度达到设计要求。地基加固已经完成且加固土体已达到设计要求的强度。基坑降水系统已布设完成，且按设计要求基坑内承压水位降至开挖层底面以下0.5～1.0m。基坑临边围护：沿基坑外装配式，用作基坑周边安全防护。坑外截水天沟按设计要求设置，并确保排水通畅，不堵塞，并设置24cm高砖砌矮墙用以挡水，防止雨水、施工用水等侵入基坑。

按施工作业计划配备性能和机况良好的开挖机械设备，根据施工图纸和施工计划的总体安排准备足够的经检查符合要求的钢管支撑。施工管理人员需按时检查各种抽排水设备确保使用时性能正常。并照基坑施工应急预案备足基坑开挖过程中可能出现的突发事件的应急材料物资，做好各项应急准备。

3、降水作业

隧道施工前必须进行基坑降水施工，在降水井施工前，首先进行试验孔，复核地下水文情况。本工程降水采用管井降水，采用回转钻机进行成孔，井径采用为Ф705mm管井，全孔下入300mm水泥砾石滤水管，纵向井间距8-16m，水平距离钻孔桩边缘3m（永定河河槽内为3.5m）。在基坑开挖前42天，开启降水井，降水至基坑底以下不小于0.5～1m，保证基坑内无明水施工。降水监测与管理是整个降水工程得以完成的重要环节也是检验降水方案设计与总结经验的关键所在。设专人负责降水及管理工作。在基坑内、外布置水位观测井，根据监测结果指导降水施工.开挖过程中，确保承压井的连续工作。根据承压井抽水量及减压观测井的承压水位，确定开启的承压井数量、抽水速率，合理控制承压水水位，将承压降水对环境的影响控制到最低程度。降水施工过程中，将管井水管统筹规划，在基坑外设置钢板水箱，将基坑内水统一排至坑外集水井，再由集水坑统一抽排至指定地点（结合现场实际情况排至天堂河及线路附近自然沟渠），或者利用集水进行防尘、道路冲洗及混凝土养护，充分利用基坑排水，节约用水，严禁将水排至农田。

4、基坑开挖

基坑开挖应采用流水作业，严格按照“时空效应”理论，掌握好“分层、分段、分块、对称、限时”五个要点，遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则，做到先撑后挖，尽量减少无支撑暴露时间。基坑坑底素砼垫层要求随挖随浇，严格按基坑施工规范要求施工。当各层土方开挖至钢支撑下时，及时架设钢管支撑，并施加轴力。土方开挖过程中及时封堵围护结构上的渗漏点，并注意保护降水井，确保降水、排水系统的正常运转。

基坑开挖过程中严禁超挖，基坑纵向放坡不得大于安全坡度，对暴露时间较长或可能受暴雨冲刷的纵坡采用喷射细石混凝土等坡面保护措施，严防纵向滑坡。基坑开挖后及时设置坑内排水沟和集水井，分段开挖至基坑底标高后立即进行基底检查，在1天内完成封底垫层施工。机械开挖的同时辅以人工配合，特别是基底以上30cm的土层采用人工开挖，以减少超挖、保持坑底土体的原状结构。加强基坑稳定的观察和监控量测工作，以便发现施工安全隐患，并通过监测反馈及时调整开挖程序。基坑开挖过程中，应控制基坑坡顶的荷载，基坑两侧10m范围内不得堆土，施工过程中严格控制基坑顶的施工荷载不超过设计容许值20KPa。钢支撑的设置时间必须严格按设计工况条件掌握，，基坑开挖至支撑设计标高时，必须及时施工相应的混凝土支撑，混凝土达到强度要求后再往下开挖，开挖时机械避免碰撞混凝土支撑。严格控制安装支撑所需的基坑开挖深度并按基坑开挖深度及开挖时间及时架设钢支撑。竖向支撑的立柱桩施工时必须保证立柱的埋设深度和垂直度，立柱埋置前作好立柱穿越主体结构底板部位的防水构造处理，设置好立柱与下层支撑的连接件。在负荷状态下，应避免对立柱主体上施焊。支撑安装就位后，严格按照各道支撑的设计轴力施加预加轴力，预加轴力的施加必须分级加载，施加预应力值应为设计预加轴力值加上10%的预应力损失值。为减少温度应力对预加轴力的影响，尽量选择在气温较低时对钢管支撑施加预应力。对施加预应力的油箱、压力表装置要经常进行标定，确保应力值正确，并做好记录。随着基坑开挖逐渐向下延深以及受下道支撑施加轴力的影响，上道支撑的轴力可能会减小，必须根据监测提供的轴力值和现场实际情况及时进行复顶，直至达到设计要求。开挖过程中严格按编制的施工方案进行，操作时应注意土体的变动情况，发现裂纹或部分坍塌现象，应及时进行躲避。坑内开挖面雨天及时进行覆盖，减小坍塌风险。

结束语：

在基坑开挖过程中注意观察，如发现基坑有失稳先兆（如发现有裂纹）立即停止施工，并采取有效措施，提高施工边坡的稳定性，待符合安全要求时方可继续施工。基坑开挖的施工质量把控好坏对隧道质量施工意义重大，是明挖隧道施工主要环节之一。因此明挖基坑开挖施工时需要充分重视，并及时做好施工管理人员和施工作业人员的岗前技术培训工作，施工过程中必须严格执行高速铁路隧道施工技术规程及施工质量验收标准。

参考文献

[1]《高速铁路隧道工程施工技术规程》（Q/CR9604-2015）

[2]《高速鐵路隧道工程施工质量验收标准》（TB10753-2010）

[3]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）

（作者单位：中交二航局第四工程有限公司）