中铁六局集团北京铁路建设有限公司  北京  100036
        摘要：随着我国现代化建设的高速发展，铁路交通也得到了不断地建设，在实际的施工建设中，铁路相关配套的配套工程随处可见，根据构造及使用要求，基础埋深也随之不断增加，出现了大量的深基坑工程。如何保证深基坑施工的安全，对于基坑开挖时边坡稳定性受到很多条件的影响。因此，要科学合理确定深基坑支护方案，同时又能加快工程进度，缩短工期，降低造价，符合当今节约能源与提高经济效益的目的，是值得加以探讨的课题。
        关键词：铁路工程   深基坑安全   桩锚及边坡支护
        1．工程概况
        丰台站改工程中配套四合庄西路位于新建丰台站以东，其采用框构形式穿越丰台站东咽喉线路区。新建四合庄西路框构中桥，框构跨度为5.75+9+9+5.75m，宽37m，长300m，分为18个施工节段，框构净高8.3～10.6m，施工顶平米为11100㎡，开挖土方约为23万方，属于大型明挖基础结构。
        基坑深度范围内地层为第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）细圆砾土，表层第四系全新统人工堆积层（Q4ml）杂填土、素填土。素填土（0～1.4m），杂填土（0～2.4m），细圆砾土（稍密5.5m），细圆砾土（中密＞9.2m）。
 
 
        图一  四合庄框构中桥平面位置关系示意图
        2.安全支护方案
        四合庄框构中桥中桥施工时采用明挖基础，基坑挖深12-14m，根据框构所处位置关系，为了不影响周边其他建设项目的施工，四合庄框构中桥施工时，基坑西、南、北三侧采用防护桩防护，其防护桩长20m，桩径1.25m，桩间距1.8m防护桩顶设冠梁，双层锚索加固。
        基坑东侧采用两级放坡，以14.4m基坑挖深为例，二级放坡，坡高7.0m及7.4m，坡率分别为上部7m坡率1：0.75，下部7.4m坡率1：1.25，中间台宽度2m。
 
 
        图二  基坑支护横断面图
        2.1 防护桩施工
        四合庄框构中桥中桥基坑采用防护桩桩直径1.25m桩长20m，桩间距1.8m；防护桩采用旋挖钻施工，桩顶布置混凝土冠梁，尺寸为1.75m×1.5m，防护桩及冠梁均采用强度等级为C25的混凝土。
        四合庄框构中桥防护桩采用旋挖钻进行施工，钻机为SR260型旋挖钻机。桩基施工采用隔桩跳打，切勿连续施工相邻的两根桩。
        2.2 锚索施工
        防护桩间采用锚索对基坑周边土体进行加固，锚索体为1束3根1*7类型15.2mm钢绞线，抗拉强度设计值1860MPa。
        共三种基坑深度锚索，锚索施工时需对其施加张拉力，以加强对土体的锚固，南侧基坑锚索张拉预加力100KN；北侧基坑200KN；西侧基坑锚索预加力分为两种挖深，12、13m深时预加力150KN，14m深时预加力200KN。
        一道锚索：12m深基坑锚索自由段长度8.0m，锚固段长度7.0m，总长度15.0m，入射角度15度，钻孔直径150mm。13m深基坑锚索自由段长度8.5m，锚固段长度6.5m，总长度15.0m，入射角度15度，钻孔直径150mm。14m深基坑锚索自由段长度9.0m，锚固段长度8.5m，总长度17.5m，入射角度15度，钻孔直径150mm。
        二道锚索：12m、13m深基坑锚索自由段长度7.0m，锚固段长度8.0m，总长度15.0m，入射角度15度，钻孔直径150mm。14m深基坑锚索自由段长度7.0m，锚固段长度8.0m，总长度15.0m。入射角度15度，钻孔直径150mm。
 
        图三  锚索施工示意图
        2.3 边坡支护及桩间支护
        边坡采用钢筋土钉挂钢板网喷射混凝土面层。土钉采用HRB400 Φ20钢筋，长度1m，端头弯不小于10cm直角弯钩，间距2m梅花形布置，挂2.5mm厚，网眼40*60mm钢板网，搭接宽度不小于30cm，面层混凝土强度等级为C20，喷射混凝土面层平均厚度为50mm。  桩间防护措施采用内置钢板网喷射混凝土面层。钢板网采用横向压筋与桩体内钉入的膨胀螺栓焊接，挂2.5mm厚，网眼40*60mm钢板网，压筋采用HRB400 Φ12钢筋，横向钢筋纵向间距1m布置，面层混凝土强度等级为C20，喷射混凝土面层平均厚度为50mm。
        3．基坑监测
        基坑开挖施工前，按照施工图、《北京市轨道交通工程建设安全风险技术管理体系（试行）》、《地铁工程监控量测技术规程》（DB11/490-2007）、《监测方案》等相应规范和业主下发的相关文件等资料做好相应的监控量测工作，保证开挖过程中的基坑、结构、地铁安全。
        3.1基坑水平、竖向位移观测
        基坑水平竖向位移观测采用埋设观测点的形式进行观测。
        ⑴测点形式
        观测点基础采用顶截面10×10cm、底界面35×35cm、高20cm的C20混凝土墩，混凝土墩内预埋直径20mm钢筋，钢筋埋入地下不低于20cm（防护桩冠梁无需插入），钢筋高出混凝土墩2cm，钢筋顶部刻十字丝作为观测点。
        基准点顶截面为30×30cm，底截面为50×50cm，挖深60cm，灌注C20混凝土，混凝土墩内预埋φ20钢筋长30cm，钢筋高出混凝土墩顶面2cm，钢筋顶部刻十字丝作为观测点。
 
        图四  测点埋设示意图
        ⑵测点布设
        ①基坑围护桩水平间距20m，布置在冠梁顶部布置20个水平、竖向位移观测桩，水平位移观测桩与竖向位移观测桩可同点使用，（编号为：HD1～HD20），监测基坑施工时对基坑围护体系的影响。
        ② 围护体测斜管采用预埋法，水平间距30m，将测斜管绑扎在选定埋设测斜管的钢筋笼内（管长与桩等长）然后将钢筋笼吊入桩孔内，浇灌砼即可。共布置13个围护体测斜水平位移观测孔，（编号为：CXW1～CXW13）。
        ③ 第一排土体测斜采用钻孔法，测点与冠梁边间距2m，水平间距50m，在围护体外围钻孔预埋PVC测斜管，（管长不小于桩长+5m），共布置9个土体测斜水平位移观测孔，（编号为：CXT1-1～CXT1-9）。
        ④ 第二排土体测斜采用钻孔法，与冠梁边间距6m，间距80m，在围护体外围钻孔预埋PVC测斜管，（管长不小于桩长+5m），共布置7个土体测斜水平位移观测孔，（编号为：CXT2-1～CXT2-6）。
        ⑤两排观测点及土体测斜管在南北两端布置时，受施工范围影响与桩体测斜管交错布置即可。
 

 
        图五  基坑监测点平面布置图
        ⑵监测方式
        全站仪对基坑水平位移观测时采用坐标法进行，监测点通视条件良好，四周采用120mm宽砖墙对其进行保护。
        基坑开挖第一层后对观测点进行数据采集，数据采集期间同一点至少观测3次稳定值，取其平均值作为基准数据，其后观测数据与基准数据进行比对，超出预警值后及时反馈并采取应急措施。
        水准仪对基坑竖向位移观测采用几何水准法，将水平位移监测点作为竖向位移监测点，观测中的数据与基准数据进行比对，超出预警值后及时反馈并采取应急措施。
        在基坑靠近线路侧，增加对线路的竖向观测。
        观测期间采用同一仪器进行观测，固定观测人员，观测工作必须在同一时间段进行。
        ⑶监测精度
        沉降观测精度设计：水准线路观测，尺读数精度0.02mm监测点测站高差中误差0.5mm；水平位移精度设计：采用坐标法观测，监测点坐标中误差3.00mm，观测固定点需两测回，凡大于3mm的变形点均两测回。深层水平位移监测精度设计：系统精度为0.25mm/m，分辨率为0.02mm/500m。
        ⑷监测频率
        根据《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009中表7.0.3一级基坑要求，在基坑开挖小于5m时每2天观测1次并记录，在基坑开挖深度为5-10m每2天观测1次并记录，在基坑开挖深度大于10m每天观测2次并记录。底板浇筑后，前7天内每天观测1次并记录，7～14天内每2天观测1次并记录，14～28天内每2天观测1次并记录，大于28天每三天观测1次并记录，直到基坑回填后结束。数据无异常或事故征兆的情况下，按上述频率监测；当基坑水平位移变化速率大于10/mmd-1时或竖向位移变化速率大于5/mmd-1时，增加监测频率。监测频率如下表所示：
 
        ⑹内业整理
        认真对待观测数据，如实记录。每次观测完成后，对观测数据进行计算、整理，并如实填写观测成果表。对检测数据进行成果分析，达到预警值后及时上报，并及时启动应急预案。
        3.2土体变形监测
        四合庄框构中桥桩基土体变形预警值为10mm。采用测斜管量测，具体布置监测方式如下：
        ⑴测斜孔的布设
        围护体测斜采用预埋法，水平间距30m，将测斜管绑扎在选定埋设测斜管的钢筋笼内（管长与桩等长）然后将钢筋笼吊入桩孔内，浇灌砼即可。共布置13个围护体测斜水平位移观测孔，（编号为：CXW1～CXW13）。见图五。
        ⑵测斜管安装
        测管连接：将4m（或2m）一节外径70mm、内径66mm内壁有十字滑槽的PVC测斜管用束节逐节连接在一起，接管时除外槽口对齐外，还要检查内槽口是否对齐。管与管连接时先在测斜管外侧涂上PVC胶水，然后将测斜管插入束节，在束节四个方向用自攻螺丝或铝铆钉紧固束节与测斜管。注意胶水不要涂得过多，以免挤入内槽口结硬后影响以后测试。自攻螺丝或铝铆钉位置要避开内槽口且不得过长。
        第一排土体测斜采用钻孔法，测点与冠梁边间距2m，水平间距50m，在围护体外围钻孔预埋PVC测斜管，（管长不小于桩长+5m），共布置9个土体测斜水平位移观测孔，（编号为：CXT1-1～CXT1-9）。
        第二排土体测斜采用钻孔法，与冠梁边间距6m，间距80m，在围护体外围钻孔预埋PVC测斜管，（管长不小于桩长+5m），共布置7个土体测斜水平位移观测孔，（编号为：CXT2-1～CXT2-6）。
        两排土体测斜管在南北两端布置时，受施工范围影响与桩体测斜管交错布置即可。
        接头防水：在每个束节接头两端用防水胶布包扎，防止水泥浆从接头中渗入测斜管内。
        内槽检验：在测斜管接长过程中，不断将测斜管穿入制作好的地下连续墙钢筋笼内，待接管结束，测斜管就位放置后，必须检查测斜管一对内槽是否垂直于钢筋笼面，测斜管上下槽口是否扭转。只有在测斜管内槽位置满足要求后方可封住测斜管下口。
        测管固定：把测斜管绑扎在钢筋笼上。由于泥浆的浮力作用，测斜管的绑扎定位必须牢固可靠，以免浇筑混凝土时，发生上浮或侧向移动。
        端口保护：在测斜管上端口，外套钢管或硬质PVC管，外套管长度应满足以后浮浆混凝土凿除后管子仍插入混凝土50cm。
        吊装下笼：现在一般一幅地墙钢笼都可全笼起吊，这为测斜管的安装带来了方便。绑扎在钢笼上的测斜管随钢筋笼一起放入地槽内，待钢筋笼就位后，在测斜管内注满清水，然后封上测斜管的上口。在钢笼起吊放入地槽过程中要有专人看护，以防测斜管意外受损。如遇钢笼入槽失败，应及时检查测斜管是否破损，必要时须重新安装。
        冠梁施工：冠梁施工阶段是测斜管最容易受到损坏阶段，如果保护不当将前功尽弃。因此在凿除桩头混凝土以及绑扎冠梁钢筋时，必须与派专人看护好测斜管，以防被破坏。同时应根据冠梁高度重新调整测斜管管口位置。一般需接长测斜管，此时除外槽对齐外，还要检查内槽是否对齐。
        最后检验：在圈梁混凝土浇捣前，应对测斜管作一次检验，检验测斜管是否有滑槽和堵管现象，管长是否满足要求。如有堵管现象要做好记录，待圈梁混凝土浇好后及时进行疏通。如有滑槽现象，要判断是否在最后一次接管位置。如果是，要在圈梁混凝土浇捣前及时进行整改。
        ⑶测试方法
        开挖过程中用测斜仪自下而上测量预先埋设在围护体内的测斜管的变形情况，以了解基坑开挖施工过程中，围护体因相应位置土体的挖除对其整体水平位移的影响程度，分析围护体在各深度上的稳定情况。
        测试时，连接测头和测斜仪，检查密封装置，电池充电量，仪器是否工作正常。将测头放入测斜管，测试应从孔底开始，自下而上沿导管全长每一个测段固定位置测读一次，测段长度为0.5m，每个测段测试一次读数后，将测头提转180°，插入同一对导槽重复测试，两次读数应接近，符号相反，取数字平均值，作为该次监测值。在基坑开挖前，以连续三次测试无明显差异读数的平均值作为初始值。应在正式测读前5天以前安装完毕，并在3～5天内重复测量3次以上，当测斜稳定之后，开始正式监测工作。首先测试时沿预先埋好的测斜管沿垂直于隧道轴线方向（A向）导槽（自下而上每隔0.5m）测读一次直至孔口，得各测点位置上读数Ai（+）、Ai（-），其中“+”向与“-”向为探头绕导管轴旋转180°位置。然后以同样方法测平行基坑轴线方向的位移。
        3.3锚索轴力监测
        锚杆的拉力监测点应选择在受力较大且有代表性的位置，基坑每边跨中部位和地质条件复杂区域宜布设监测点，每层锚杆的拉力监测点数量应为该层锚杆总数量的1%～3%，并不应少于3根，每层监测点在竖向上的位置保持一致，每根杆体上的测试点应设置在锚头附近。挖深14.4m时第一道锚索轴向力设计值为389KN，第二道锚索轴向力设计值为378KN。挖深13m时第一道锚索轴向力设计值为294KN，第二道锚索轴向力设计值为270KN。挖深12m时第一道锚索轴向力设计值为267KN，第二道锚索轴向力设计值为256KN。
        4.现场组织实施情况
        截止到2020年初四合庄框构中桥，已经顺利实施9个节段，共计约150m，施工过程中，严格按照以上支护方案对基坑进行安全防护，按照监测频率对基坑稳定性进行监测，根据监测结果，目前基坑最大水平位移变形7mm，最大竖向沉降4mm，土体最大变形2mm，锚索加固安全可控，由此可见采用以上支护方案，完全可以保证10-15m左右的明挖深大基坑基础的顺利实施，为以后的施工作业提供了宝贵的实践经验。
        5.结束语
        根据工程的建设情况来看，明挖深基坑的施工质量与整个工程的施工进度、施工安全性有着极大联系，必须对此给以高度重视，如何根据实际施工情况采用正确的防护施工工艺，是整个施工过程中的重中之重，只有确保深大明挖基础的施工安全，才能在保证施工质量的基础上，加快建筑工程的施工进度，最终提升建筑工程的施工质量以及整体经济效益，通过基础设施的建设完善，进一步促进我国经济建设的发展。
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        [4]《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）.
        [5]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）.