关于紧邻运河区、超深粉砂层铁路基坑施工关键技术的分析

关于紧邻运河区、超深粉砂层铁路基坑施工关键技术的分析

陶凯奚一好

中交二航局第四工程有限公司241000

摘要：运河周边地区土质为典型的粉砂土，下层粉砂层厚度可达30m以上。近年来兴建于运河区域的交通项目逐渐增多，专门针对于这类土质的基坑施工工艺和技术不断发展成熟。本文结合具体案例，分析紧邻运河区、超深粉砂层铁路基坑施工的关键技术，从基坑支护和基坑止水两个方面展开，意在确保本铁路工程基坑建设顺利完成，为区域内后续类似工程积累技术经验。

关键词：运河区域；超深粉砂层；基坑施工

引言：超深粉砂层地质土质松软、地下水位较高、土壤含水量大，当受到荷载时极易出现压缩变形。为不断完善我国铁路交通系统、充分利用土地资源，在面对超深粉砂层地质条件时，需要从技术角度入手，以技术优势弥补地质条件的不足，确保铁路工程基坑建设达到质量标准。临近运河区域为我国超深粉砂层地质主要集中区，以此为代表研究超深粉砂层铁路基坑施工关键技术极具代表。

1工程背景简介

本工程为新建盐城至南通铁路站前工程YTZQ-6标段，其中包括一座长23.72km的如皋特大桥。该桥承台设计为725个，其中54个承台填埋深度较大，受施工当地地质条件的影响，需加设拉森钢板桩支护，包括深度在5m之上的钢板桩基坑24个、深度达14m的基坑2个，其余深度均在5～8m。

该工程的建设难点在于：首先，基坑开挖深度大，达到14m，本单位目前并未涉及该深度的钢板桩基坑施工作业。其次，施工环境限制较多，工程临近运河，周边道路设施和人流较密，且存在高压线路。再次，施工地的地质条件差，为超深粉砂土，地表粉土层厚度在2～4m，下层粉砂的平均厚度高达32m,土层渗水性极强，且当地雨量充沛。最后，施工地的地形复杂，部分基坑设计在运河河坡之上，出现荷载偏移的风险高。

2紧邻运河区、超深粉砂层铁路基坑施工关键技术

2.1超深粉砂层基坑支护技术

针对超深粉砂层，基坑施工的常见支护方案包括锁扣钢管桩加内支撑支护、放坡开挖、放坡开挖与钢板桩支护相结合、旋喷搅拌加劲桩等。本工程分析大量已竣工的类似工程案例，结合施工现场地质勘探资料和铁路工程建设要求，决定使用钢板桩基坑支护稳定技术，进行紧邻运河区、超深粉砂层铁路基坑施工作业。

2.1.1方案设计

结合铁路工程现场实际情况，使用钢板对基坑的边缘进行保护，达到稳固基坑的作用，并防止地下水流入基坑当中，对边坡进行支护。钢板桩基坑支护方案设计如下：根据工程中54个承台的填埋深度设计拉森钢板桩的长度；将钢板桩充分打入到地下粉砂层当中，结合承台填埋深度，打入的部分不应低于6.5m；钢板桩的设置需完全覆盖基坑内表面，排列成帷幕形式[1]。

2.1.2方法选择

钢板桩的选择需根据地质条件和不同钢板桩的性能、施工工艺等进行。本工程使用Ⅲ级拉森钢板，该类型的钢板宽度、强度、荷载能力、抗弯性较佳，适合邻近运河区的铁路工程基坑施工使用。根据施工体量安排相应台数的振动打桩机，并配合吊车进行辅助。基坑等级的确定以行业基坑支护技术规范为参考，衡量指标包括基坑开挖深度、相对距离比、地质水文条件等。本工程为高水位、超深粉砂层，紧挨运河，周边民用建筑和高压线路较多。因此深度为14m的2个基坑被评定为Ⅰ级，其他基坑分布在Ⅰ、Ⅱ两级。

2.1.3施工流程

高水位、超深粉砂层钢板桩基坑支护稳定技术的施工流程为：放坡、放线定位、打桩、土方开挖、围护安装、承台施工、土方回填、后期处理。

（1）打桩前的准备阶段：需要对打桩地面进行整平操作，使用装载机和挖掘机清理地面；依次检查钢板桩质量，将连接锁口已被锈蚀或出现严重弯曲变形的钢板桩剔除；在钢板桩的锁口处均匀涂抹油脂，以提高打桩和拔桩过程的顺利程度；全面掌握施工当地地下管线系统的排布方式，以免打桩作业破坏地下设施。

（2）打桩过程中：使用振打的方式依次进行打桩操作；使用吊车将振动锤吊起一定高度，夹紧钢板桩上部并将其准确插入到打桩位置，检查钢板桩锁口位置对正后，再开始打桩；过程中，每块钢板桩的垂直度误差应控制在2%以内，若发现误差过大，应将钢板桩拔出重新进行操作；选用屏风式打入法，该方法在打桩过程中不易对桩体造成破坏，且垂直度、位置等控制更为精准，可确保桩基的严密性；进行基坑开挖时，首先挖至地下1.5m左右，设置围护支撑，再使用挖机开挖其余土方，当挖至距离承台20cm左右时，进行人工开挖；土方开挖过程中，应采用分层开挖的方式，严禁出现过度开挖再回填的情况；承台施工完毕后，进行土方回填，可根据铁路基坑施工的实际要求，选择回填土类型，同样采用分层回填的方式，对每层进行夯实处理，保证表面平整；拔桩阶段，采用跳拔的方式，安装与打桩相反的顺序进行拔桩；使用振动锤将钢板桩周围的土壤敲松，再一边振动一边拔桩；及时填补钢板桩的空隙；若钢板桩拔除阻力较大，可采用间隔振拔的方式，每次振动的时间控制在15min左右[2]。

2.2超深粉砂层基坑止水技术

在紧邻运河区的超深粉砂层区域，地下水位较高，基坑开挖、回填夯实等过程会出现较严重的渗水现象。可在基坑周围设置排水渠，将多余的水分引流到排水坑中并用抽水机械进行处理。本工程开工于2018年8月，预计2019年9月完工，期间经历苏北地区雨季，降水频繁。因此设定以下雨季基坑止水方案：将排水坑开挖至承台垫层之外的区域，沿基坑底部挖设排水渠，将雨水引流至排水坑并及时使用水泵排出坑外，确保基坑内无积水现象；在距离基坑3m左右的区域挖设截水沟，深度和宽度均在0.5m左右，用于地面流水的阻隔。

结论：本文对铁路工程基坑施工关键技术的分析主要针对高水位的超深粉砂层地质进行，其适用性不光局限在临近运河区域，对于长三角地区的类似工程均有一定的指导意义。粉砂层类地质条件对于基坑施工质量的影响较大，施工技术难点和要点均在于基坑支护结构作用的有效发挥和基坑内的排水工作上。相关单位需结合工程具体信息和施工地质特点，做好以上两部分工作，以保证铁路工程基坑施工质量和施工安全。

参考文献：

[1]樊小涛.粉砂层深基坑支护施工控制措施[J].企业科技与发展,2019(02):86-87.

[2]陈寒,张国才.高速铁路临近营业线粉砂粉土地质条件下深基坑开挖安全分析和探索[J].海峡科技与产业,2017(07):159-162.