零距离复杂深基坑设计施工在高速铁路隧道口中的应用分析

时间：2024-07-28

潘垚先

（昭通市职业教育中心，云南昭通 657000）

0 前言

在隧道洞口位置展开深基坑的开挖，在施工过程中风险系数相对较高，并且若是设计不合理对其施工以及使用状态均会产生一定程度的影响。因此应当对零距离复杂深基坑设计施工技术予以科学合理地运用从而确保施工安全以及施工质量。

1 工程概况

广佛肇高速公路东连华南快速通道西交汕湛高速公路路基宽度在33.5米，其与贵广高速铁路在地理位置上呈相交的状态，属于高速公路跨越铁路的形式，通过有关部门的有效协商以及多方论证以后从而决定根据高速公路隧道出口利用框架桥以下穿的形式跨越铁路的方案进行实施。在建设的过程中由于铁路还有公路纵断面方面的影响，根据铁路无砟轨道至框架桥顶板的最低高度方面的要求展开对其标高进行有效地控制。因为同高速公路相交的位置的高速铁路的路基还有轨道已经在高速公路建设之前已经建设完成，若是此下穿框架桥在高速铁路开通以后开始建设，会对铁路系统的正常运行造成一定程度的影响。针对该种情况通过综合性的研究从而决定首先破除框架桥的范围内已经建设完成的高速铁路，从而在高速铁路通车之前实现下穿通道工程的完工。

2 工程建设过程中的特点以及难点分析

工程施工的具体范围处于沟谷区域，整体地势相对较为平缓，其表层大部分属于人工填土。并且工程的施工区域地下水发育，埋深在1米到5.5米左右，主要为孔隙水。对于隧道口来讲其为明洞，并且其回填的厚度在2米以上。框架桥边侧结构距离明洞的出口位置相对较近，基坑防护桩还有止水桩的位置同洞口的距离大致在370毫米，该种情况下在近距离进行基坑的开挖一定会对附近地层造成一定程度的影响，以至于造成隧道结构附加内力还有一定程度的变形，造成隧道的正常运行受到一定程度的影响。由于铁路路基的标高方面的影响还有高速公路净空方面的要求，从而使得框架桥单项通道的净宽需要保持在18米而净高需要保持在6.3米左右，同时由于框架桥顶底板相对较厚、铁路路基还有轨道高度的的影响，基坑所需要开挖的深度相对较大。在进行基坑的开挖的过程中为了确保高速铁路的安全以及运行状态，此隧道出口明洞段还有洞前原设计分别利用CFG桩还有桩板结构展开对地基的进一步加固处理。完成变更以后为了确保框架桥还有两侧路基的安全以及沉降，在设计施工是应当采用高速铁路的标准进行。

3 基坑开挖支护设计还有建设情况

根据施工设计，在进行框架桥的施工之前应当先在垂直高速铁路线路的防线进行基坑的开挖，基坑距离隧道的明洞口在1.5米左右，根据相关规定，此基坑属于特级深基坑，基坑工程的稳定性与可靠性对于框架桥施工的整个过程具有着重要的影响。深基坑在实际开挖的过程中将会对附近地层造成一定的扰动，该种情况下其邻近的隧道结构会产生一定程度的附加内里以及变形，对于隧道洞口还有基坑的稳定性还有高速铁路正式开通以后轨道的稳定性均会产生一定程度的影响。尽管深基坑还有框架桥的设计施工成熟度相对较高，然而因为高速铁路的特殊性其标准要求相对较高，从而也会使得前文设计施工也会造成一定程度的变化，展开对该方面变化规律的进一步研究，对于此工程项目还有将来相似的工程项目的有效实施具有相对较为重要的指导意义。因此根据该工程项目的具体情况展开相关的地质方面的资料的有效收集，从而根据相关的信息数据信息进行地质和力学模型的有效构建，进而展开对不同的工况予以科学合理的模拟，实现对原来的设计施工方案的进一步优化处理。同时展开严格的现场监控从而确保工程项目能够健康稳定的进行。在展开对基坑开挖支护设计的过程中，因为地下水发育还有埋深相对交浅，为了一定程度上避免在进行基坑的开挖过程中抽水对于已经完成建设的北岭山隧道还有桩板结构造成沉降方面的破坏，因此在进行基坑的施工之前应当先对基坑展开防护作业以及止水处理。在处理防护还有止水方面的设计过程中对靠近隧道的一侧使用58根直径为1.25米、桩间距保持在1.5米桩长在24.5米的单排钻孔支护桩展开有效地防护，在桩顶部进行冠梁的设置，冠梁的规格为宽1.5米高为1米。对于接近隧道一侧的桩间实做直径为600毫米搅拌桩从而构建起止水帷幕。为了避免隧道洞门出现相对较大的位移，进一步强化支护桩的刚度，在支护桩外进行两排加强桩的布置并且每排保持有两根间距保持在16米，上部设冠梁从而与支护桩冠梁进行连接。基坑在进行开挖的过程中涉及到高程以后，高速铁路区域内的框架地基使用直径为1.25米的钢筋混凝土钻孔灌注桩进行加固处理，框架两侧的U型槽低价使用抗拔桩进行加固，同时展开对基坑区域内的岩溶注浆施工。临近隧道一侧的基坑在进行开挖处理以后五桩基防护的区域根据1比1的比例放坡开挖。并且使用喷锚封闭的手段展开对开挖面予以有效地支护处理。在进行基坑开挖的过程中主要是分区分层展开施工的，对于临近支护桩侧面进行类似隧道掌子面施工的核心土。

在进行基坑的开挖作业以及框架桥的施工的过程中，应当先对影响框架桥施工区域内的高速铁路进行拆除。进行过钻孔防护桩还有防水止水帷幕搅拌桩的施工，然后在进行土方的开挖，完成开挖以后对所形成的基坑区域中的地基岩溶进行注浆同时对框架桥展开有效地施工，对于基坑的两侧进行回填以及对铁路无砟轨道进行恢复。在进行基坑的施工过程中为了对基坑开挖阶段的受理还有变形情况进行更为精准地分析，从而采用最新的基坑支护理论展开对数值模拟分析。在展开对基坑开挖数值模拟分析的过程中需要对假定地层均匀承层分布。同时还需要假定基坑开挖前已经彻底处理好止水方面的措施，排除地下水渗流的相关因素的影响，土层主要服从摩尔-库伦本构模型，桩体还有冠梁主要服从弹性本构模型。隧道洞口仰拱简化成180Kpa梯形分部荷载，然后进行对称性的考虑，主要通过半边模型展开有效地计算。工程项目在具体施工的过程中其施工要点主要涉及到进行对影响框架桥施工区域内的高速铁路已经完成结构建设的部分进行拆除，在进行土方的具体开挖施工过程中技术人员对施工图纸进行充分的了解与掌握，展开技术交底处理好坑顶临时排水设施，基坑在开挖的过程中主要是利用高机械化设备人工配合具体的施工展开对基坑的分层分段的形式予以开挖，在此过程中应当注重出好施工区域内的排水工作并且在进行基坑的边坡防护与基坑的开挖工作同时展开，采取开挖工作与防护工作同时进行。同时还需要强化对开挖变高方面的有效控制，尽可能避免出现超挖情况的出现，若出现超挖的情况应当对该部分利用碎石进行合理地回填夯实处理。对于预留支护桩侧核心土同时尽可能保持开挖边坡保持在45°的角度，预留到框架桥部分地板施工结束。在具体的施工阶段，尽可能防止土方开挖机械对围护结构的碰撞破坏的情况出现，同时在展开对土方的实际开挖过程中，应当增强对基坑还有附近区域的监控量测，结合监控量测的相关信息，科学合理地展开计算以及对施工参数进行优化调整，使得工程项目保持稳定有序的施工。在进行对岩溶注浆施工的过程中对于一般的溶洞需要采用水泥浆液进行注浆。对于相对较大的岩溶通道还有空洞，若是注浆量相对较大的情况下，应当先进行水泥粉煤灰浆液或者水泥砂浆的灌注，通过对溶蚀体展开有效地填充然后在进行注浆处理。在注浆的过程中一般基岩注浆压力需要保持在0.1到0.3Mpa,对于岩土界面周边应当进行压力的逐步加大至0.3到0.5Mpa。在进行防水止水帷幕搅拌桩的施工过程中，进行预搅下钻启动搅拌机，钻进半米以后将蝶形阀打开直喷压缩空气，从而防止钻进是将喷浆口堵塞，并且采用压缩空气实现负载扭矩的减少，从而令钻进工作顺利开展。在钻进中把软土尽可能地切碎处理从而便于同水泥将的均匀搅拌。当到达硬层后进行喷浆，停顿一定的时间以后再反向旋转并且进行钻机的提升，速度尽可能保持在0.8米每分钟一下，确保喷浆量到达一定的标准令桩体得到较为充分的搅拌。重复搅拌下沉到设计加固深度以后，搅拌机进行反方向的旋转，根据喷浆要求的相应速度进行钻头的有效提升，直到距离地面半米的位置时，保持1分钟的持续搅拌然后慢慢地把钻头提出地面。

4 隧道沉降变形的中长期预测

结合北岭隧道洞门位移监测实际结果，对隧道洞口的位移进行中期预测，将部分检测点作为重要的检测点，使用最小二乘法从而展开对里程还有改成的现有检测数据做数值分析的线型回归分析。因为不同的监测点偏距数据呈现着波动的状态，并且位移量级相对较小。同时结合对基坑的数值模拟，以及根据施工阶段的相关动态监测数据展开对隧道的长期变性展开预测。从存在渐近线双曲线检测变化曲线获取到典型测点极限的变化值，同时计算出长期变性位移的数值。根据中期预测位移还有长期预测位移差值从而获取到今后十年的长期变形位移预测。通过长期变形预测结果能够了解到：工程项目施工完成以后的中期到今后10年的预测值都低于5毫米，极大程度上小于高速铁路规范要求的15毫米。借助渐近线双曲线预测的中期预测位移值还有长期预测位移值，根据数值模拟的计算值展开有效地对比，不同测点位置的整体变形趋势同施工过程中位移监测还有中长期预测位置值相对较为匹配。中长期预测位移值还有数值模拟计算最大值对标，换言之数值模拟未能够计算时间对变形方面所造成的的影响，然而中期预测位移依然小于数值模拟最大值。因为长期变形预测来自施工过程中位移监测结果并且在时间方面的跨度相对较大，长期变形预测值同具体相比回存在一定的不同，为满足高速铁路的正常运行对变形方面的要求，应当有效处理好隧道出口的位移监测方面的相关工作。

通过采用大型有限元软件从而进行对特级深基坑三维计算模型的合理构建，从而对北岭山隧道开挖前山体自然状态还有洞口开挖以及隧道的施工与洞口基坑开挖的整个过程的受力还有变形特性的科学模拟，从而发现了其施工规律，主要涉及到由于深基坑开挖方面的影响从而对隧道口结构造成一定程度的唯一均在隧道出口段最外侧边缘位置上。结合隧道出口变形检测点检测的结果，不同的监测点三维变形趋势相对较为正常，每个监测点监控测量的唯一变形至都相对于小于数值模拟结果，表明框架桥深基坑设计还有施工控制相对较为良好。结合施工阶段位移监测还有对隧道出口段变形所进行的中长期预测表明，高速铁路中长期变形预测结果低于数值计算的结果从而能够实现铁路正常运用的具体要求。在随带洞口进行深基坑的开挖作业过程中由于施工过程中风险相对较大，通过进行T型支撑桩还有基坑土体分区分层进行有效地开挖，进行核心土的预留处理，同时还应当在进行边坡的作业以及开挖作业的过程中应当保持边开挖边进行有效地防护等措施，进行对设计方案的有效简化以及优化处理，确保工程项目在安全的环境下顺利进行。