营业线黏土地基基坑开挖方案探讨

陈 松 中国铁路上海局集团有限公司上海上铁建筑工程（集团）有限公司

随着社会经济的发展以及科技的进步，铁路的发展不仅面临着机遇，同时也带来一定的挑战。铁路事业的发展与铁路安全要求的提高使得对营业线施工的要求越来越高，这也就要求施工技术必须要有更大的提高。深基坑开挖、降、止水与支护施工技术在营业线施工中是一种重要的施工技术，铁路施工领域对该技术的研究虽然有了一定的基础和经验，但是在实际的施工中，仍然会出现一些问题严重的影响了工程安全、进度和成本。所以，加强对营业线施工中深基坑开挖、降、止水与支护施工技术的研究是十分有必要的。

1 工程概况

新建立交桥位于前贾铁路k4+146处，立交道路中心线与前贾线法线夹角为34°。箱体尺寸为6.0 m×5.0 m（净高×净宽）。箱体原采用顶进法施工，后变更为现浇法施工。前贾线为国铁Ⅲ级非电气化铁路，60 kg/m 钢轨，无缝线路，YⅡ型钢筋混凝土轨枕，道床为双层碎石道床。前贾线为货运线，前贾线最高运行速度为80 km/h。

1.1 前贾线K3+970后郝泉道口平改立工程：

根据工程地质勘探资料分析，场地主要由人工填土、黏性土及石灰岩等组成，可划分5个层次，如下：

第一层杂填土：主要为碎石混粘性土组成，底层埋深0.4 m-0.0.7 m；平均0.6 m，该层全场分布。

第二层黏土：干强度高。层深0.6 m-1.4 m。平均0.9 m地基承载力fak=120 kPa。该层土全区分布。

第三层含砂姜黏土：较硬岩，浅部发育有岩溶，硬塑黏土全充填，厚度；1.0 m—4.5 m，平均2.65 m，地基承载力fak=180 kPa。

第四层黏土；干强度高，韧性高。厚度；9.8 m—10.10 m，平均9.95 m。地基承载力fak=200 kPa。

第五层中风化石灰岩；硬素黏土全充填，地基承载力fak=2000 kPa。

本工程箱涵底位于第四层黏土，干强度高，韧性高，但遇水即化，稳定性急剧降低。厚度；9.8 m—10.10 m，平均9.95 m。地基承载力fak=200 kPa。

1.2 水文、气候情况

在勘察深度内地下水主要类型为赋存于局部含砂浆土层。各个钻孔测得初见地下水位1.6 m-3.2 m；稳定地下水位埋深为1.7 m-3.3 m。主要靠大气降水及地表径流补给，并随季节与气候变化，正常年变化1.0 m左右。

2 方案比选

方案1：原方案采用顶进法施工，框架涵工作坑设在前贾铁路南侧。工作坑尺寸：30.45 m×23.56 m，开挖深度7.0 m。工作坑靠近铁路侧土质按照1：2 坡度设置，工作坑后侧土质按照1：1 坡度设置，工作坑两侧均按照1：1 放坡开挖。坡面喷8 cm 厚细石混凝土，挂Φ8＠200×200 钢筋网。滑板为0.3 m厚C25 钢筋混泥土，滑板下设0.5 m×0.5 m 锚梁，间距2 m；顶进后背梁为C25钢筋混凝土，工作坑分层开挖到位，采用机械进行土层开挖。在基坑顶及底部设置排水沟及集水井。浆砌片石水沟坑顶设置在四周，坑底设置在两侧，采用M10 浆砌片石水沟，排水沟横断面为宽0.5 m，深0.3 m。在水沟较低处后背梁两侧设置集水井，集水井内设置污水泵，先做好排水沟，集水坑，水沟流水面低于底板面0.5 m 以下，集水坑比水沟低0.7 m 以上，派专人对工作坑进行抽水，并设专人对工作坑内的水沟及集水井进行清淤。集水井中积水通过水泵向附近水系排水。

效果：随着施工的进行当开挖至黏土层时，已经低于地下水位，黏土层遇水即化，发现基坑两侧及公路侧基坑有坍塌迹象，采取钢板桩加固措施。

方案2：经现场查看对比咨询设计人员意见，提出黏土失水后强度及稳定性增强，可保证施工地基强度需要，可沿工作坑内外侧增加布设6 眼Φ60 cm无砂混凝土管井，井深12 m，配合排水沟及集水井共同降水方案。

效果：随着降水方案的实施，基坑再次发生坍塌现象，需多次放缓边坡坡度。且施工处于雨季，降雨后基坑内部为淤泥，挖掘机械无法进入基坑。

方案3：多次现场分析，将顶进法施工改为现浇法施工。线路加固：线路采用钻孔桩+盖梁，架设一组D24 型便梁及两组D16 型托梁。止水帷幕：现浇箱涵工作坑两侧采用钢板桩及φ60 三排高压旋喷桩。降排水方法：降水采用大口井降水或轻型井点降水。开挖方案：现浇箱涵基坑开挖分两次进行，第一次开挖至盖梁顶以下3.5 m。高压旋喷桩完成后进行第二次拉槽。

效果：首先进行第一次拉槽，同时进行轻型井点降水实验，黏土渗透系数＜0.005，轻型井点降水最大功率降水时，地下水依然无法抽至地面。第二次拉槽前在设计位置打4 眼φ 60 cm 无砂混凝土管井，由于黏土摩擦力过大，致使无砂混凝土管无法顺利打入有效深度，地下水位无法降到可施工高度。

方案4：第一次线下拉槽后，及时对开挖的坡面挂网喷射8 cm 厚M10 水泥砂浆，并在坡脚设置钢筋土钉，采用2.5 m 长Φ20 钢筋间距30 cm，钢筋插入高压旋喷桩2 m，露出段0.5 m沿坡面弯曲并与网片连接。第二次拉槽前工作坑两侧采用钢板桩及φ60三排高压旋喷桩作止水帷幕。高压旋喷桩完成后，第二次拉槽采用长臂挖掘机及高压水枪+泥泵进行开挖，超挖至设计位置下0.5 m 处抛填块石挤淤。基底垫层采用20 cm 厚C20 混凝土垫层。垫层从现浇工作坑中间向两端设置2%坡度，垫层两侧设置排水沟及集水井。效果：施工得以顺利进行。

3 施工重难点

（1）地下水丰富，且在雨季施工，开挖部位大部分位置处黏土层，本区段位置黏土特性：遇水即化，易产生坍塌，且基坑开挖深度大，对铁路有较大的行车安全隐患。

（2）黏土层渗水性差，摩擦力较大，轻型井点降水抽水能力有限，无砂混凝土管井不能打至有效深度，降水困难。

（3）现浇箱涵底部位于黏土层，地下水位较高。地质为软弱地质，地基承载力不足以支撑施工机械，脚手架搭设及箱涵制作。

4 解决方案（表1）

表1 重难点与解决方案对照表

5 结束语

经实践，既有铁路下穿工程中基坑开挖施工需注意：

（1）前期工程地质及水文情况调查仔细，且需根据实际季节性变化实时监测，随时调整相应的施工方案；

（2）排水、止水方法及基坑支护方法的选择对基坑开挖的安全、进度具有至关重要的作用；

（3）开挖方法多种多样，正确的方法或方法组合是控制施工安全、经济和进度的核心。

前贾线K3+970 后郝泉道口平改立工程的基坑开挖施工过程对同类施工具有一定的借鉴和参考作用，为今后施工积累了宝贵的经验。