淄博火车站交通枢纽深大基坑支护施工技术

谢一鸣，李好懿，张 平，谢孔金

（1.昆明理工大学国土资源工程学院，云南 昆明 650093；2.山东高速岩土工程有限公司，山东 济南 250101）

近年来，随着我国城市建设的快速发展，各类深大基坑工程层出不穷，特别是城市综合体项目已屡见不鲜，基坑工程朝着深度更大、面积更广的趋势逐步发展，并不断刷新纪录。基坑支护结构的选型至关重要，需兼顾安全和经济等多个方面考量[1]，如何更好地实现设计意图是施工单位的重要任务，只有合理进行施工部署，抓住工程重点和难点，确保施工关键技术实施到位，坚持动态设计信息化施工理念，才能有效控制基坑变形，确保基坑稳定和施工使用安全[2]，减小对基坑周边环境的影响，取得良好的经济效益、社会效益和环境效益。

1 工程概况

淄博火车站交通枢纽（南广场）基坑工程包括北地下停车场和南广场地下停车场，均设计地下2 层，车库东西两侧各两个坡道出入口连接车库负一层，南北地下停车场负二层通过连接通道连通，预留轨道交通3 号线位于1 号线下部，北地下停车场与预留轨道交通基坑连通整体支护，1 号线基底标高29.04～29.44m，3 号线基底标高为22.44m，场地地面标高43.04～44.54m。北地下停车场南北方向长约204m，东西方向宽约182m，基坑开挖深度3.2～15.0m；预留轨道交通东西方向长约376m，南北方向宽约92m，基坑开挖深度为7.0～20.6m。基坑位置平面如图1所示。

图1 基坑位置平面图

勘察钻孔揭露基坑深度影响范围内的岩土层自上而下为：①杂填土：杂色，松散，以建筑垃圾为主，混少量黏性土；②素填土：灰色，可塑，多为黏性土，含少量建筑垃圾；③粉质黏土：灰褐色，可塑，姜石含量不均，局部姜石富集；④粉土：褐灰色，中密，湿，含少量云母片，偶见姜石；⑤粉质黏土：黄褐色，可塑，姜石含量约10%，一般粒径0.5～2.0cm，最大5.0cm，可见少量铁锰氧化物，局部夹姜石亚层；⑥姜石：灰黄色，稍密，饱和，姜石含量约55%，粒径1.0～3.0cm，最大8.0cm，形状不规则，以黏性土充填，局部为胶结姜石亚层和粉质黏土亚层；⑦粉质黏土：浅黄棕色，可塑，局部硬塑，见少量铁锰结核，局部为姜石亚层；⑧胶结碎石：青灰色，为泥钙质胶结，碎石主要成分为灰岩，岩芯呈短柱状及少量块状，锤击声脆，不易碎，局部为碎石亚层和粉质黏土亚层；⑨全风化泥质砂岩、泥岩 灰白、紫红色，风化强烈，含少量风化残核，岩芯呈密实砂状或土状；⑩强风化泥质砂岩、泥岩 灰白、紫红色，风化不均匀，岩芯呈短柱状及碎块状；①1中风化泥岩、砂质泥岩 黄褐、紫红色，以泥岩为主局部夹砂质泥岩，主要由黏土矿物、石英、长石组成，岩芯呈柱状，失水易崩解，岩芯采取率90%，RQD=65～80。勘察期间地下水位埋深3.23～5.18m。

2 基坑支护设计方案

2.1 基坑支护方案

基坑支护形式分为支挡式结构、土钉墙、重力式水泥土墙和放坡4 种，其中支挡式结构包括地下连续墙、支护桩、钢板桩、锚杆、内支撑等支护结构[3]。本工程遵循安全经济、技术先进和环境优先的原则，经多种方案组合综合分析比较，采用了支护桩、锚索、土钉墙、放坡等支护结构的多种组合形式，代表性的支护单元和支护结构组合设计见表1。典型基坑支护剖面如图2 所示。

表1 代表性的支护单元设计方案

图2 典型基坑支护剖面图

2.2 基坑降排水方案

由于地下水位埋深较浅，基坑降水对周边环境有较大不利影响，本工程采用了封闭式高压旋喷桩帷幕隔水截水、坑内管井降水排水、坑外回灌井回灌补水的地下水控制方案。

1）高压旋喷桩布设在基坑四周，桩径700/800mm，桩间搭接300mm，水灰比1.0。

2）降水井布设在基坑内侧四周施工作业面位置，间距15.0m 左右；疏干井布置在坑内，间距20.0～25.0m。井深比帷幕底标高高2.0m 左右，井径800mm，无砂滤管直径550mm，管外包缠双层60 目滤网，滤料中粗砂，均设置井底。

3）排水盲沟布设在基坑内，疏干井、集水坑均与盲沟相连，盲沟内用碎石填平。

4）回灌井布设在帷幕外，井间距约20m，井深与该位置基坑深度相同，井径800mm，无砂滤管直径550mm，管外包缠双层60 目滤网，滤料中粗砂。

5）挡水墙布设在坡顶外，高度不小于300mm，面层护顶不小于3m，挡水墙外侧地面硬化至施工道路或者围墙边缘，复合土钉墙侧壁设置泄水孔。

3 基坑支护施工关键技术

3.1 支护桩施工技术

采用旋挖钻机筒式钻斗钻进泥浆护壁成孔，压力回顶法灌注混凝土。埋设护筒保护孔口，钻机就位后首先调平钻机，测量钻杆垂直度，钻斗通过旋转切削土体，再提升钻杆卸除钻头内土体，反复循环钻进。护壁泥浆为钻孔前由人工调制好，钻进过程中始终保持泥浆面不低于孔口高度，防止桩孔塌孔缩径。钢筋笼现场加工利用吊车吊放，主筋和内圈加劲箍采用双面搭接焊，螺旋箍筋与主筋采用绑扎，两节钢筋笼接头采用单面搭接焊在孔口焊接成整体。使用∅260 活丝导管水下灌注混凝土，商品混凝土强度C30，坍落度180～220mm，灌注过程中控制埋管深度2～4m之间。考虑预留轨道交通盾构进出洞口后期盾构施工的需要，对该位置支护桩主筋采用了玻璃纤维筋替代钢筋，如图3 所示。

图3 盾构进出洞口支护桩配筋图

3.2 冠梁施工技术

以人工开挖为主、机械开挖为辅，人工找平后弹出冠梁钢筋位置线，钢筋绑扎时主筋接头采用直螺纹，同一截面直螺纹接头不超过50%。冠梁模板采用钢模板，先要对模板除锈抹油保证模版光亮无锈。水平分层混凝土厚度不大于30cm，C30 混凝土，边浇筑边振捣，振捣到混凝土面不再下沉为止，浇筑完成后人工收面，拆模后立即采用麻袋覆盖并洒水养护。

3.3 锚索施工技术

采用履带式液压锚固钻机成孔，钻机安装要平稳，调整钻杆倾角符合设计要求，采用水循环泥浆护壁无岩芯钻进，锚孔终孔深度大于设计深度0.3m，控制孔位偏差±50mm。锚孔直径150mm，杆体为钢绞线，采用成品定位支架使杆体居中，锚索自由段杆体涂黄油再用波纹管套裹，二次注浆管与杆体一起送至孔内设计深度。一次注浆时将注浆管通至距孔底300mm，在一次注浆完成2 天左右进行二次压力注浆，终压不小于1.5MPa。双拼槽钢腰梁与边坡混凝土面要全面贴合，采取隔一拉一的方式对锚索进行逐个张拉锁定。在预留轨道交通盾构进出洞口位置，锚索采用JM 型可回收锚索，减小后期对盾构施工的影响，如图4 所示。

图4 JM型可回收锚索

3.4 土钉施工技术

采用锚杆钻机螺旋钻干作业成孔，钉孔深度不小于设计孔深，孔距偏差±100mm，孔径130mm，注浆前保持孔内无虚土，用搅拌桶拌制P.O42.5 水泥浆，水灰比0.5，采用注浆泵将水泥浆通过注浆管泵送至孔底，边注浆边提升注浆管，孔内注满停止注浆，抽出注浆管，浆液凝固收缩时及时进行孔口人工补浆。

3.5 挂网喷面施工技术

按设计坡率放坡并人工修平，坡顶护顶钢筋用1∅16 短钢筋每隔2m 垂直击入土体用以挂网，挂网短钢筋横向均采用1∅16 通长加强筋连接，坡面按200mm×200mm 间距人工编∅6 钢筋网，拌合喷射混凝土强度为C20，采用喷浆机连续自下而上喷射，喷距控制在0.8～1.5m，喷射时垂直坡面，根据坡面至搅拌机的距离和喷料管长度及时调节喷射混凝土风量，喷面厚度80mm，喷射混凝土待初凝后及时进行养护。

3.6 高压旋喷桩施工技术

高压旋喷桩采用三重管工艺，桩径800mm，桩间搭接300mm，水泥掺入比30%，孔位偏差±10mm，垂直度偏差1%。先利用工程钻机在桩位施工引孔，高喷钻机再精准就位到引孔进行调平调直，边旋转边钻进至设计孔深后，边提管边喷射高压水和低压空气，使土体扰动并失去固有强度，再次喷入水泥浆液后形成水泥土固结体。正式喷浆前先要试喷确保满足喷浆压力要求，转动钻杆喷浆旋转不少于30s，反向旋转匀速提升，边提边喷，距桩顶1m 时减速提升和喷浆。

4 基坑变形监测

从基坑开挖至基坑使用阶段监测历时442天，共进行259 次监测，监测结果如图5 所示。

图5 基坑变形曲线

在此过程中没有出现报警状况，也没有接近报警值，基坑安全稳定，基坑回填的最后一期监测累计沉降量和累计水平位移量都在正常范围之内，准确的验证了基坑支护方案的合理性。

5 结语

通过对淄博火车站交通枢纽基坑支护方案进行研究分析，根据基坑深度的不同，结合场地岩土工程条件和周边环境对该基坑工程进行了不同支护单元划分，并分别采用了多种支护结构组合型式，制定了科学合理的施工方案和施工技术措施，保证了基坑施工和使用安全，对类似深大基坑工程的设计、施工和监测具有参考意义。