吹填区大跨度地铁深基坑施工技术

2021-06-09林崇雄

工程建设与设计 2021年9期

林崇雄

（中交三航（厦门）工程有限公司，福建厦门 361006）

1 工程概况

厦门市轨道交通3号/4号线共建盾构井段工程包含明挖U形槽段及明挖暗埋段。现场为吹填海域，基坑深度2.43～15.94 m，宽度24.06～48.16 m，建设规模相对较大。U形槽段基坑支护为φ850 mm@600 mm SMW工法桩+内支撑；暗埋段基坑支护为800 mm地连墙+内支撑。

根据工程勘察报告（详勘），本工程主要土层自上而下为：

1）素填土，层厚0～3 m、平均厚度为1.6 m；

2）吹填淤泥混砂，该层局部布置，层厚0 m～10.5 m、平均厚度6 m；

3）吹填砂，该层局部布置，层厚0～8.7 m、平均厚度3.68 m；

4）淤泥，该层全址布置，层厚0～11 m、平均厚度5 m；

5）淤泥质粉质黏土，该层全址布置，层厚0～14.4 m、平均厚度3.67 m；

6）残积砾质黏性土，该层全址布置，层厚1.8～10.5 m、平均厚度5 m。

2 施工难点

1）工程所在地作为大嶝岛“8·23”炮战期间主战场之一，平均每平方米土地曾落下1.5颗炮弹。这些炮弹虽然长期掩埋于地下，通体均被泥土覆盖，但引信未受破坏，在受到重力碰击时仍然可能发生爆炸，给基坑施工造成很大的安全隐患。

2）工程所在地为填海造地区域，地下水丰富，勘察期间地下水位埋深为1～2 m，而且与海平面水平距离为35 m，地下水位受潮汐影响明显，对基坑降水带来极大困难。

3）地质条件差，大范围分布淤泥，淤泥厚度大，土壤含水量高，开挖作业难度大，容易发生坍塌、基底隆起等安全事故。

4）基坑开挖项目体量大，土方作业量多。同时存在较多施工难点，围护结构极易出现变形和位移问题，坑外地基容易出现沉陷，影响基坑施工质量和安全。

3 施工安排

3.1 开挖顺序

先开挖至冠梁底10 cm，施工第一道支撑。冠梁以下土方纵向开挖顺序为：U形槽段由大里程往小里程开挖，暗埋段由两端往中间开挖。暗埋段大里程共建盾构井20 m，设置3道钢支撑，分三大层进行。暗埋段小里程起点至共建盾构井267 m，设置两道钢支撑，分两大层进行。U形槽工法桩段分一大层进行。

每大层土方又分为小层开挖，开挖厚度按不超过2 m进行。每一小层开挖段由3个小段（6～8 m）组成，长度为18～20 m，采用放坡开挖，放坡坡度一般为1∶2，淤泥和淤泥质砂段1∶3。开挖段每挖一小段（6～8 m）后及时架设钢支撑。

3.2 暗埋段开挖方法（仅以大里程端头20 m为例）

冠梁层土方（+5.5～+3.4 m）深度2.1 m，采用350#挖掘机的敞开式挖土，一次性挖到冠梁底10 cm，直接装车外运。需及时完成地连墙墙头的破除作业，经检测后若实际结果满足设计要求，及时施工混凝土支撑、冠梁及连系梁。

第一层土方开挖（+3.4～-0.7 m）深度4.1 m，需等到冠梁混凝土强度达到设计要求后才能开挖。因基坑开挖宽度为48.25 m，分左、右2个工作面同时开挖（见图1），分别采取120#挖掘机（2台）、220#挖掘机（1台）和 350#长臂挖掘机（1台）。A区土方先采取220#挖掘机开挖至2 m深；然后120#挖掘机开槽掏挖B区土方至2 m深，220#挖掘机配合盘土至350#长臂挖机取土区域。待B区土方掏完，A区土方继续开挖至-0.7 m，循环上道工序至A/B区开挖至-0.7 m，进行钢支撑施工。

第二层土方开挖（-0.7～-4.6 m）深度3.9 m，第三层土方开挖（-4.6～-8.4 m）深度3.8 m。分别待钢支撑架设完毕，按第一层土方开挖方法进行第二、三层土方开挖，随开挖的持续推进，当开挖标高距离基坑底的标高为500 mm时，应转为人工配合60#挖掘机开挖的方式，开挖到底后修理整平，及时浇筑垫层。

图1 左、右作业面

4 针对施工难点解决措施

4.1 未爆弹检测及处理

根据工程所在区域地层情况，探测范围界定在冠梁以下3.5 m～冠梁下10 m范围，对冠梁下3.5～7 m、7～10 m 2个探测层进行物探工作，首先用金属探测仪在探测平面扫面探测，再布设高密度电法测线、高精度磁测法测线（点、线间距1 m）联合探测至第二探测面，重复第一～第二探测面工作至最大开挖深度（深度10 m以内）或穿透未爆弹可能存在地层。由于未爆弹属于重大危险源，对其排除需专业人员进行，本工程锁定疑似未爆弹后，将相关成果文件上报业主及相关单位，由专业人员处理。

4.2 地下水位高、基坑降水难

降水井施工前，根据降水井管径、深度、水泵型号不同制订不同方案，分别对各方案进行施工并分析降水井效果，选定最佳降水方案。降水井施工过程加强滤料原材级配和回填范围控制；严控活塞洗井次数和空压机洗井时间，保证洗井质量。土方开挖过程中，固定挖机操作人员；每个降水井安装反光警示牌；专人巡查，有破坏立即恢复；每层土方挖完及时恢复反光警示牌。每天不少于2次对所有降水井井内水位监测，发现异常情况及时分析原因并缩短停抽时间。

在进行每次基坑作业时，为了提升排水效率，可选择在最低端平面坡脚的底部设置连接降水井、临时排水沟和集水坑，若积水较多时可借助水泵来排水。当基坑开挖作业进行到底部时，应沿地连墙的方向设置纵向排水盲沟，并使得该盲沟连接距离较近的降水井横向盲沟，保证排水效率。

为了避免渗漏问题、提升围护结构的稳定性，本工程已经在围护结构设计中设计了旋喷嵌缝止水桩。在此基础上，围护壁周边出现渗漏问题的概率较小，但仍做好渗漏问题的处理方案的准备。即如果发生渗水问题选择封堵或引流，在围护壁附近的围梁沿周围砌筑挡墙，从而达到增设积水明沟的效果，并抽排积水明沟中的积水，避免渗水流入基坑，影响到基坑施工的质量。

4.3 淤泥质土开挖

针对本工程淤泥层范围广、厚度大的问题，在进行基坑开挖施工时，要尽可能控制开挖作业对基坑土体的影响，并遵循“先降水，再开挖”的开挖原则，待地下水位降至开挖线下后才能开挖[1]。此工程围护结构封闭即开始降水，始终保持基坑水位在淤泥质土以下，让淤泥质土自然固结。在淤泥质土深基坑开挖过程中选择合适的边坡比和开挖层厚很重要，此工程按照1∶1.5边坡开挖，开挖层厚为1 m，开挖效果良好。

5 深基坑施工注意要点

5.1 开挖与支护控制

在进行土方开挖作业时，要控制开挖时间和变形量，遵循“先中间后两边和随挖随撑”的开挖与支护原则。根据工程施工的项目需求确定基坑开挖的坡度，采取相应的降水措施，并重视防汛应急方案的设计。缩短无支撑暴露的时间，选择钢筋混凝土支撑作为支撑方案，从技术层面上为上撑作业奠定良好基础。缩短无支撑暴露的时间和及时上撑既能够实现对基坑累积变形量的控制，还能够避免围护结构出现接缝渗漏问题[2]。