济南黄河隧道工程北岸工作井基坑开挖施工研究

肖洪斌

（中铁十四局集团大盾构工程有限公司，南京 211800）

1 引言

近年来由于人口增多，交通运输业迅速发展，地铁工程建设迅速崛起，因而，超大、超深基坑数量也在不断增加。随着基坑朝深大方向的发展，基坑开挖施工技术涉及多领域交叉学科知识，十分复杂[1-3]，并且当前基坑工程理论研究无法满足实际工程需求，因此，在实际基坑开挖过程中容易产生一系列工程事故[4-6]。本文对深大基坑工程开挖施工重难点进行分析，并提出具体控制措施。

2 工程概况

2.1 周边环境

济南黄河隧道北岸基坑属黄河下游冲积平原，工作井基坑位置平面示意图见图1。工程场地位于鹊山村北侧，距离黄河北岸大堤约670 m，距西侧G309 国道约330 m，如图1 所示。明挖敞口段下方有水库连通渠穿过，距离结构底板2.2 m。

图1 工作井基坑位置平面示意图

2.2 工程地质及水文地质

在勘探深度内地层共分15 大层，表层局部为人工填土。

该基坑工程地下水主要分布在第四系地层中，地下水类型主要是孔隙潜水类型，水位埋深在0.94～11.31 m，相应高程在22.50～23.95 m。该地区的含水层主要是粉土、粉砂层。

3 工程重难点

北岸工作井开挖的最大开挖深度是31 m，基坑临近黄河地段，本地段地下水比较丰富，本工程采用的是明挖法施工。由于水压的作用，在基坑开挖过程中地下水会渗入基坑中，造成流水、流沙甚至出现坑底管涌现象。这些情况出现会危及基坑稳定性及施工人员的安全，在施工过程中应严格按照规范进行。

北岸工作井及后续始发段，基坑宽度为34.14～50 m、开挖深度最深处达到31 m。在基坑开挖范围内设置5～7 道内支撑，内支撑为混凝土支撑+钢支撑形式。基坑跨度比较大，开挖结构施工时间会比较长，所以，在施工期间确保基坑变形安全可控是重难点。

地连墙接缝处出现漏水现象，基坑底部出现突涌等都会造成基坑失稳。为了确保施工场地的安全，应按规范要求做好相应的安全措施。

4 基坑开挖支撑施工技术控制措施

4.1 基坑开挖顺序及工艺

4.1.1 工作井及后续始发段开挖

在基坑两侧各配置1 台长臂挖掘机和1 台轮胎式抓斗开挖直接装车，每个工作面配置2 台小型挖掘机配合。冠梁上部土层从大里程向小里程进行开挖，冠梁以下土层施工顺序为从基坑南北两侧向中间施工的原则。

4.1.2 明挖暗埋段

明挖暗埋段第一流水段等工作井最北侧主体施工完成后，再进行开挖作业，边开挖边凿除工作井及明挖暗埋段的封堵墙。

4.1.3 放坡开挖段

本工程放坡开挖段深度为0～6.1 m，采用台阶法分段开挖，根据开挖进度及时进行钢筋网喷混凝土施工。如图2 所示。

图2 放坡段开挖步序及方法示意图

4.2 基坑开挖施工质量要求

土方开挖各工序控制要点及标准如表1 所示。

4.3 基坑开挖技术保证措施

1）基坑开挖应符合时间与空间效应，以达到提高工程质量的效果。

2）应在基坑的围护结构达到一定强度后方可进行基坑开挖。

3）基坑开挖应采取分步、分层开挖的原则，严格避免基坑超挖现象的出现。

4）在基坑开挖后立即进行支撑架设，按照先架设支撑后进行开挖的原则进行施工，确保施工的安全性。

5）合理安排施工顺序，使基坑开挖、支护支撑及结构施工有序衔接，避免因工序平行作业引起窝工、互相干扰等现象，提高施工效率及安全性。

4.4 基坑开挖支护施工安全控制

1）进行边坡土方开挖时，为防止边坡失稳，不切割坡脚；在进行施工过程中，边坡较陡，陡于1/5 时，不能在其上堆放弃土。

2）应遵循分层开挖的原则，严格按照规范进行放坡，避免造成滑坡事故。

3）当存在多台挖掘机同时进行工作时，挖掘机应具有一定的间距，此间距应在10 m 以上。

4）在机械施工区应贴“非工作人员不可进入”的警告标识，机械卸土时，应待机械停稳后进行工作。

5）在基坑四周要做围栏，围栏高度设置为1.2 m，施工材料、设施或车辆荷载等地面荷载在20 kPa 以内；夜间设红色警示标志。

6）机械挖土时，如有发现土质发生松软或者地下水有涌动现象时，必须查看相关报告，根据土质特性采取相应安全措施。

7）当边坡出现轻微滑移时，应准备适量的挡土板及防滑袋，并用打钢管的方法进行局部加固。

8）基坑施工阶段设置人员上下基坑通道，每个作业面根据现场实际情况设置一处通道，通道为（长×宽×高=4 m×2 m×2.5 m）梯笼，基坑第一道混凝土支撑与梯笼顶部进行连接，如图3 和图4 所示。根据梯笼的高度，开挖时控制梯笼设置处的每层开挖深度，以方便梯笼安装。每层土开挖后，浇筑20 cm厚临时混凝土平台，确保平台平整度满足要求，将梯笼最底节设置于混凝土平台，并采用膨胀螺栓进行连接，并且每节梯笼均与围护结构有效连接。

图4 基坑上下通道梯笼

5 结语

本文对济南黄河隧道工程北岸工作井基坑开挖中遇到的工程重难点进行总结分析，并给出基坑开挖过程中的控制措施，经检验，本工程所采用的开挖支撑施工技术能达到安全施工的目的，可为类似工程提供参考。