摘要：本文结合长江过江通道某明挖段基坑工程开挖施工实例，重点介绍了在富水软弱地层条件下，同时周边环境复杂，建构筑物密布的情况下，对于超深大基坑采取了一系列的措施，完成了干作业快速的开挖支护施工，总结了大量的施工经验和技术措施。
关键词：富水；复杂地质；超深基坑；干作业；开挖
1概述
近年来，城市交通工程发展迅猛，越来越多的工程投入建设中，同时也增加了大量的工程风险。尤其是大江、大河附近的繁华地区，处于松散沉积的冲积平原地区，地下水量大，且地下水位高，地质条件差，周边多高大建筑物，工程建设施工条件极其复杂。如何在这种富水的复杂条件下，实现工程基坑的安全、快速开挖施工，一直都是业界探索的重点。长江过江通道某明挖段基坑在此类恶劣的施工条件下，通过采取优化降水施工技术、干作业快速开挖施工技术、大跨度内支撑施工技术和干开挖、干封底施工技术，实现了工程的顺利、快速施工，确保了工程建设的安全、质量和工期。
2工程概况
长江过江通道某明挖段基坑，位于长江高漫滩区，基坑长370m，宽度30～46.9m，最大开挖深度
24.19m。基坑开挖工程量大，工期紧，开挖计划工期100天。
该明挖段基坑周边环境恶劣，工作井距离长江大堤137m，场区南侧约51m为城市自来水厂及多幢高层建筑物，对地表沉降要求较高。基坑开挖深度大，工程地质条件复杂，地下水丰富，根据现场实际做的降排水试验，测得地下水渗透系数达到41m/d，因此，基坑降水难度大，加大了施工难度。
地质资料揭示，地层上部为第四纪松散沉积物，成因类型较为复杂，地层由上至下依次为杂填土、粉细砂、淤泥、淤泥质粉质粘土夹粉土，其中以淤泥质粉质粘土夹粉土为主，层厚12.50～27.90m。地下水分属潜水和承压水类型，潜水主要接受大气降水及附近鱼塘的入渗补给，承压水的补给以越流补给及江水补给为主；埋深一般在0.5m左右，又因工作井紧邻长江，承压水与长江水互为补排关系，地下水随江水潮汐变化明显。
3总体施工工艺
该明挖段基坑开挖主要分为三个工作区，引道段及明挖暗埋段为第一工作区，工作井后续段为第二工作区，工作井为第三工作区。基坑由工作井位置开始开挖，采取“分段开挖”、“由深到浅”的开挖方式，控制开挖支撑时间。开挖根据设计文件给定的区段划分位置向前延伸1-3m进行。基坑开挖分层、分块，从上到下进行，开挖过程中放坡1：1.5～1：2，至基底标高时，坡度调整为1：2.5～1：3。开挖以机械开挖为主，人工修挖为辅，机械开挖至基底标高以上30cm后改为人工清底[1]。
整个基坑施工过程中，由于地层承压水的存在，受地下承压水作用，减压降水贯穿基坑施工的全过程，以降低承压水头，保证基坑施工安全。在基坑开挖前20天进行承压水降水，确保承压水水位控制在开挖面以下3m以下；提前20～30天进行潜水层降水，确保在基坑开挖过程中不出现渗水等现象；确保基坑在干作业条件下快速开挖。
钢支撑架设主要是紧跟挖土施工，利用“时空效应”分段限时开挖、限时支撑。严格按照“先撑后挖、随挖随撑、限时作业”的原则，尽量缩短基坑无支撑暴露时间。土方开挖完成后，要在6h内完成钢支撑安装及轴力施加，完成后方可进行下一段或下一层土方开挖作业[2]。
4工程关键施工技术
4.1 深基坑降水施工技术
该明挖段基坑地下水分为潜水及承压水，潜水处于2～3、4、6层中，7-2层粉土及以下的8、9层地下水均为承压水，与长江水力有密切联系。根据设计资料，当基坑深度超过3m时，基坑底部抗承压水突涌即不能满足要求，其抗承压水突涌的安全系数低于1.2；另K3+340至工作井以上土体自重不能抵抗承压水压力。为保证超深基坑施工安全，必须对场地承压水进行有效治理，结合本基坑围护结构设计特点，决定采用深井减压降水结合止水帷幕的处理措施；为保证干作业开挖的实现，基坑内潜水根据地质情况、基坑深度等，分别采用明排、真空降水等措施。
根据基坑开挖深度不同，经过设计计算，在基坑内布置38孔真空管井，其中LK3+402～LK3+575段布置32孔，LK3+575～LK3+600段（工作井）布置6孔，井深超过基坑开挖深度10m；LK3+479～LK3+600段（工作井后续段及工作井），在基坑外侧距基坑边沿4m，沿基坑布置48孔深井，间距6m，井深48m。
在降水场地外侧靠近长江大堤一侧设置挡水帷幕，切断降水漏斗曲线的外侧延伸部分，降低降水作业造成的影响。挡水帷幕底标高设置在低于降水最低水位线以下2m。挡水帷幕采用深层水泥搅拌桩，单排设置，设计桩径φ600，桩深30m，单排长度60m。
由于降水，使长江大堤下的水位也下降。其下存在软弱土层，水位降低将减少土中地下水的浮托力，从而使软弱土层压缩而沉降。在长江大堤外侧设置回灌井，使用回灌的办法使地下水位保持不变，确保长江大堤的沉降最小。
4.2干作业快速开挖施工技术
超深大基坑开挖作业，严格按照“时空效应”原来施工，减少土方无支撑的暴露时间。分层分段对称开挖，先撑后挖，随撑随挖，严格落实设计及规范要求的区段划分，及时进行支撑、钢筋混凝土作业，有序施工，形成流水作业。坚持保证挖土工作的作业连续（以机械开挖为主，人工开挖为辅）、快速开挖、快速支撑、快速封底的原则。
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基坑开挖时，先开挖基坑中间土方，两侧土体留置不挖，起到抵抗外侧土体压力的作用，从而减小基坑变形；然后才有抽条开挖的方式开挖钢支撑位置的土体，并及时完成钢支撑安装及轴力施加，最后全面开挖该层该段土体[3]。
开挖步距为6m，每层开挖2米，以基坑支撑间的竖向距离作为每次开挖分段，依次类推。
机械开挖作业至基坑底标高以上30cm后，停止机械作业，改为人工作业清底，严禁超挖。同时按照设计文件要求，对围护结构进行边坡修整，桩体周围30cm的土体采用人工作业清理。开挖作业完成后，对基底土层进行夯实，在基底验槽合格后的24小时内完成混凝土垫层施做。相邻土方开挖区段间作业必须依次进行，前一段土方及垫层作业完成前不得进行后一段土方作业。
4.3大跨度内支撑施工技术
混凝土支撑和冠梁（腰梁）在土方开挖至设计标高后及时一次性浇筑完成，主要受力支撑确保轴线顺直，垂直于冠梁，非受力支撑可以在1/3跨位置设置施工缝，跨度超过30m的钢筋混凝土支撑（其中工作井钢筋混凝土支撑最在跨度46.9m），必须设置预拱度，预拱度为1/1000L，其中L为钢筋混凝土支撑跨度，预拱度按二次抛物线进行分配。基坑开挖至钢支撑设计标高位置，抽条开挖至设计标高以下50cm，安装钢支撑，施加轴力，同时施做连系梁[4]。
钢支撑分节吊入基坑，试拚合格后，整体安装。因基坑跨度较大，约30～37m，考虑钢支撑强度及稳定性要求，在搁置钢支撑的联系梁上垫放150mm×50mm厚的木板，用φ20圆钢做成的抱箍将钢支撑与联系梁进行固定，防止钢支撑因轴力变化过大而发生位移。
4.4干开挖、干封底施工技术
为实现干开挖，干封底这一目标，基底进行加固处理。基坑深度7～12m段，基底加固处理采用水泥土搅拌桩；基坑深度大于12m，基底加固处理采用高压旋喷桩加固和坑外采用深井降水卸压达到干封底的目的，同时坑内采用逐级轻型井点降水进行土体疏干，实现干开挖。采用抽条加固的方式，加固的范围为宽3m，深3～4m，纵向净间距3m。工作井井底高压旋喷注浆加固井底部采用高压旋喷注浆加固在井筒底部形成一隔水层，以平衡承压水静水压力，高压旋喷桩加固顶标高为-19.94m，孔距均为900m，加固深度为-19.94～-29.94m，隔水层厚度普遍为10.0m，共计356根，近靠地下连续墙内侧的孔位距离地下连续墙300mm，这样能使地下连续墙的底脚处加固更密实，同时可以减小由于降水引起地下墙的下沉，亦能提高被动区土体与墙体间的摩擦力，增加隔水层的整体抗浮和防水效果。
5深基坑工程信息化施工技术
基坑开挖过程中采取信息化施工技术，制定针对性强的监测方案，及时整理分析监测结果，对比分析设计预期情况与实际监测数据的差别，反过来指导施工作业的进行和优化。通过反分析法计算和修正岩土力学参数，预测下一施工阶段可能出现的新动态，为施工期间进行设计优化和合理施工提供可靠信息，对后续开挖提出建议。对可能出现的险情进行及时预报，当有异常时立即采取必要技术措施，防患未然，确保安全[5]。
结合本工程实际水文地质条件、施工工艺及周边环境等特点，要求对墙顶和墙后位移、墙后的土压力、墙体应力、支撑轴力和格构柱位移、地下水位、周围建筑及地表沉降等方面的进行监测。
根据施工期间联系3个月的《施工安全监测日报表》的实测资料，工作井基坑南侧墙后两测点CX42、CX44的地面沉降曲线呈抛物线型，具有前期沉降速率大、变形快，后期沉降速率小、变形缓，并逐渐趋于稳定的特点。墙体水平位移曲线为两端头小、中间大，最大水平位移位置随开挖深度逐渐增大，向下移动，最终在开挖面处达到最大。土压力盒的测孔设在地下墙TU43处，该测孔深达46m（墙前4个测点，墙后6个测点）。在基坑上部20m深度范围内，实测土压力与朗肯主动土压力较接近；在最终开挖面以下，实测土压力则较朗肯主动土压力大得多；而在墙底附近，两者又较为接近。这说明：达到主动土压力极限状态的土体位移，随深度而变化，与墙体高度非线性关系。
6结语
长江过江通道某明挖段基坑仅用93天安全、优质地完成开挖，是上述诸多施工技术成功运用的结果，可为以后类似的超深基坑干作业快速开挖施工提供借鉴。
参考文献：
[1]刘喜东.关于宁波地铁3号线陈婆渡部分车站深基坑施工安全方案的探讨[J].建筑•建材•装饰，2015（13）：120-121.
[2]汤武仁.地铁深基坑支护与土方开挖施工技术[J].技术与市场，2016，23（8）：10-12.
[3]颜维贵.SMW工法桩及支撑法在城市地道施工中的应用[J].价值工程，2015（26）：132-135.
[4]李颖智.水工建筑的基坑开挖施工技术探讨[J].科技创新与应用，2014（15）：163-163.
[5]陈敏，杨铭琦.定向拉管非开挖技术及后处理措施在引江供水工程中的应用[J].江苏水利，2014（9）：25-26.
[6]吴洪强（1987）、男、汉族、山东德州、工程师、工程硕士学位、从事城市轨道交通工程施工及安全风险管理工作；
[7]昝海柱（1979）、男、汉族、北京延庆、高级工程师、学士学位、从事城市轨道交通工程施工及安全风险管理工作；
[8]赵志国（1981）、男、汉族、黑龙江齐齐哈尔、高级工程师、学士学位、从事城市轨道交通工程施工及安全风险管理工作；
论文作者:吴洪强,昝海柱,赵志国
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/11
标签：基坑论文; 作业论文; 长江论文; 施工技术论文; 土方论文; 标高论文; 工作论文; 《基层建设》2018年第23期论文;