高速铁路深大基坑施工技术

王建博

（中交二公局第三工程有限公司 陕西 西安 710016）

1 工程概述

沪宁城际铁路跨越蕴藻浜河桥梁结构为1～112m提篮拱。提篮拱主墩（131#）情况如下：承台为双层承台，承台总高4.5m，下承台尺寸22.1×10.6×3.0m，上层承台尺寸19.7×7.25×1.5m。根据现场实测的地面标高为+2.52，承台底标高-6.779，地面到承台底高差为9.3米，该处地质条件以淤泥质粉质黏土和粉土为主。基坑开挖深度达10.3米（考虑混凝土封底1.0m）。基坑开挖平面尺寸25.4×14.6m（每边扩挖2m）。采用拉森钢板桩防护，内支撑采用钢管及H型钢。

2 重难点分析

（1）该基坑处地下水位较高，距蕴藻浜河20米，蕴藻浜河河面标高+1.08。

（2）该基础处6米范围内为河道内清理出来的呈流塑软塑状的淤泥质粘土，土体内摩擦角平均16°，给大面积挖土卸载造成相当大的困难。

（3）该基坑深度深、平面尺寸大，受基坑内承台墩身施工的影响，基坑围护钢板桩内支撑布置要求苛刻，需要充分结合承台墩身施工工序进行支撑体系转换，很大程度上增加了施工难度和危险系数。

（4）该承台与京沪高铁222号墩承台距离为1.3米，现场施工时，京沪高铁正在施工提篮拱桥施工，该基坑开挖对京沪222#墩的部分支架基础稳定性及沉降存在一定的影响，导致施工存在较大安全隐患。

3 施工工艺流程

131#承台墩身施工工艺流程如下：现场及技术准备→测量放样→钢板桩施工→抗滑钢管施工→高压旋喷桩施工→基坑开挖→内支撑施工→基坑内降排水→封底混凝土施工→逐层进行承台、墩身施工→基坑回填→逐步拆除内支撑→钢板桩拔除→抗滑钢管拔除。

4 施工方法

4.1 施工准备

施工前做好方案的编制、审批、交底工作，现场使用的各类材料数量检查，尤其是钢板桩等关键材料进行重点检查，挑选分类整理存放。

4.2 测量定位

对基坑开挖范围及钢板桩、抗滑桩、旋喷桩的施工位置进行精确放样，并设置明显、牢固的控制点。

4.3 抗滑钢管桩及高压旋喷桩施工

为确保京沪高铁跨蕴藻浜河112m提篮拱桥施工安全，保证其钢管桩基础稳定，基坑周边布置抗滑钢管桩和高压旋喷桩。抗滑钢管桩布置在靠132#墩和承台右侧两边，高压旋喷桩布置在近邻京沪提篮拱支架基础一侧。

抗滑钢管桩采用长12m，直径80cm、壁厚1cm的钢管，钢管间距为2.5～3.0米。插打过程中注意观察钢管桩的垂直度，发现倾斜后应及时采取措施纠偏。在靠近京沪提篮拱一侧的拐角处采用高压旋喷桩对地基土进行加固，高压旋喷桩直径采用60cm，间距均为50cm（施工过程中可根据实际情况对间距做适当调整），呈梅花型布置，桩长15m。

4.4 钢板桩、围檩及支撑布置

经设计计算，施工前在基坑周围先卸载2m土体，在该基坑开挖过程中共布置四道支撑，其中第三、四道为临时支撑，待封底混凝土强度达到90%后，即可拆除第三、四道支撑。围檩材料采用H型钢，外径62cm，壁厚1cm的钢管及外径82cm，壁厚1cm的钢管。为确保施工安全，承台基坑开挖对靠近京沪提篮拱支架一侧的钢板桩围檩增设两根钢管（直径60cm，壁厚1cm）支撑，进行特别的加固处理，减小围檩变形量，确保相邻支架基础的安全。

靠近京沪222#墩侧的钢板桩，只打入到京沪222#墩承台垫层顶，钢板桩底部采用与131号墩墩封底混凝土一起浇筑的条基固定。该条形基础所受到的侧向土压力不均匀，在该条形基础内增加钢筋直径为16的钢筋骨架。

4.5 钢板桩施工

（1）将钢板桩运到工地后，对进场的钢板桩进行通过试验，对插打钢板桩的振动锤进行全面检查。

（2）其余钢板桩插打施工均参照钢板桩施工常规方法。

4.6 基坑开挖及墩台施工

基坑开挖到支撑位置要及时安装围檩及内部支撑。为便于围檩及支撑的设置安装，可开挖到支撑位置以下50cm，严禁超挖。基坑开挖过程中，要随时观测基坑周围土体的变形情况，在基坑周边设置沉降观测点位。

钢板桩插打完后，向下开挖1.5m，安装第一道围檩及支撑；开挖到4.2m时安装第二道，开挖到6.0米安装第三道，开挖到8.0m时安装第四道，第四道支撑支在桩基上，考虑桩基最大能承受3100kN的力，四角上的桩基不能同时承受两根内支撑，经计算采用通长撑。第四道支撑完成继续开挖基坑至承台设计底标高一下1.0m，稍作基坑整平后立即进行封底混凝土施工。封底混凝土强度满足受力要求（达到90%以上）后，进行受力体系转换，拆除第三和第四道内支撑，由封底混凝土受力，再进行后序各项工作施工。

承台设计为双承台结构，下承台钢筋施工完成后支立模板、浇筑混凝土，洒水养生，采用透水性材料回填至下承台顶面并夯密实，再拆除第二道支撑；然后进行上承台钢筋绑扎立模板浇筑混凝土，洒水养生，采用透水性材料回填至上承台顶面并夯密实，再拆除第一道支撑，为墩身施工提供工作面。

4.7 基坑排水

基坑内降排水情况根据现场实际情况采用以下几种措施：（1）基坑内不渗水时，不用采取措施；（2）基坑内有少了渗漏水时，采取汇水边沟及汇水井汇流后安放抽水泵抽排处基坑，汇水井数量根据现场渗漏水量调整，以基坑内不存水为原则；（3）基坑内有大量渗漏水时，采取井点法降低地下水位。

4.8 混凝土垫层施工

混凝土垫层施工方法比较常规，但施工垫层前需要做一些细节控制工作，如果不采取任何措施浇筑混凝土垫层，将导致原来打入的围护钢板桩无法拔除，造成钢板桩损坏，为避免出现此类事件，在浇筑垫层前在钢板桩内侧支设木模板或在垫层及封底混凝土范围内采用编织袋或土工布进行隔离。对于深基坑施工而言，封底混凝土的质量非常关键，尤其是密实性和边缘渗漏水情况控制，故在浇筑封底混凝土前务必处理好封底混凝土与周边接触面及封底范围内的桩基周边的处理，必要的时候采用毛刷仔仔细细的全部清理一遍，确保接触面干净，防止渗漏水。另外封底混凝土施工时浇筑顺序尽量由一边向另一边全断面推进，保证浇筑连续、不间断、不留接缝、一次性完成。

5 施工总结

沪宁城际铁路跨蕴藻浜河主墩131#施工完成后，我方对各重要方面（承台顶面标高、平面尺寸、平面位置等）进行了复测校核，检测结果均满足规范要求，131#承台总体上成功完成，为我方积累了宝贵的施工经验和教训，但细节上仍存在一些问题，有待进一步优化改进，以便类似工程高效地保质保量完成：

（1）施工过程中，基坑周边排水设施不足，未能及时到位，导致下雨天基坑内积水较多，影响施工进度。改进措施：在基坑开挖前，充分考虑各种影响因素，做好充足的施工准备，保证人员、机械设备均能及时到位，快速处理突发事件。

（2）基坑开挖过程中，存在桩基础桩头过高，既浪费混凝土，又致使后期承台施工时需要花费大力气破除桩头，费工费时。改进措施：桩基础施工时，现场严格控制桩顶标高，一般桩头高出设计桩顶标高1m左右即可。

（3）基坑靠近京沪高铁提篮拱支架一侧的观测变形用的沉降桩现场采用方木，容易损坏，变形，导致测量数据丢失、断链、不准确，从而影响真实性，不能起到真正的监控作用。改进措施：埋设沉降桩时充分考虑各种因素，尽量采用不易变形、不易损坏的材料（如钢棒、钢筋或其他专用设备等），以保证测量数据的真实性、可靠性，切实变形监控的作用。

（4）理论计算过程中，考虑现场实际情况较少，本次计算由于现场地质参数、水位高度等不够准确，导致计算取值过于保守，支挡围护的安全系数较大，造成部分材料浪费，成本投入加大。改进措施：理论计算过程中，应密切结合现场实际情况，尽量准确的获取现场实测地质、水位资料，确保理论计算安全系数合理，在充分考虑安全的前提下，尽量做到符合实际情况，节约成本，减小投入，用最小的投入保质保量的安全完成施工。

[1]TB10002.5 J464-2005《铁路桥涵地基和基础设计规范》.

[2]TZ213-2005《城际铁路桥涵工程施工技术指南》.

[3]蒌蕴特大桥沪宁城际施（桥）-W136-08.

[4]相关标准规范等.

[5]建筑施工计算手册.