浅谈复杂条件时深基坑支护措施

浅谈复杂条件时深基坑支护措施

刘承全

中石化第十建设有限公司 山东省青岛市 266555

摘要：

基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，具有较大风险，基坑工程具有很强的区域性，不同水文、地质等环境条件下基坑工程的差异很大。本文通过在工业建筑中具体深基坑施工案例分析，主要是从深基坑复杂环境条件、基坑支护系统设计、降排水系统设计和施工常见问题及防治四个方面浅谈了复杂条件时深基坑支护。深基坑支护系统设计和施工必须加强管理，严格执行施工技术措施。

关键词：工业建筑；深基坑支护；钢板桩

1.工程概况

湖北省武汉市某化工厂一生产装置区域内，增加一座一级循环水管线增加管线甩头阀门井。井室截面尺寸为4.5m*6m，基底标高为-7.85m，场地自然地面相对标高为-0.25m，故该基坑开挖深度7.60米。采用天然地基，以粉砂为基础持力层。根据《装置场地岩土工程勘察报告》，该场地地下水类型主要为上部滞水和孔隙承压水，上层滞水主要赋存在①层杂填土（层底埋深-2.9m）中，孔隙承压水主要赋存在第③层粉砂（层底埋深-20.16m）中。

受已有管线的影响，该基坑的支护结构无法形成闭环，因此，对支护结构的受力产生较大影响，同时支护结构的变形也将较大。

经现场试挖查探，探明地下有一根6KV电缆、一根φ300生活水管线、φ1800mm雨水管线、φ325、φ114装置生产管线各一根，管线埋深与规格均不相同，施工情况复杂，具体障碍物分布见附图：图1 支护结构平面图。

图1 支护结构平面图

2.施工技术准备

2.1支护方法比选

根据该基坑的深度、规模、地质条件和周边环境，综合考虑安全性、经济性以及技术可行性，本基坑可采取的支护方案有：方案A 搅拌桩重力式挡墙支护、方案B 复合喷锚支护、方案C 放坡开挖悬臂桩支护和方案D悬臂桩支护。

结合工程情况和场地条件，在保证安全的前提下，兼顾经济及工艺成熟、施工速度快、施工方便的原则，化深为浅，保护已有管线，节约投资，降低工程造价，本基坑决定采用钢板桩+支撑体系，支护桩采用拉森型钢板桩，坡顶卸载2.8m，经试算，基坑变形满足一级基坑要求，且钢板桩能兼顾挡土挡水，工程造价合理，施工周期短。

2.2支护体系设计

2.2.1支护设计

依据基坑的开挖深度、地质条件及周边环境等情况，对照《深基坑工程技术规程》《DB42/T159-2012》中基坑工程重要性等级划分，本基坑四周重要性等级：西侧、北侧（AB、DA段）为一级，其余为二级。为充分保证施工安全，在基坑的AB及AD两侧设置双层钢板桩，另外南侧、东侧（BC、CD段）可设置单层钢板桩支护，并做二级放坡支护。详见如下表所示。

基坑AB侧受现有井室所占场地制约，双层钢板桩设置间距0.8m，两层钢板桩之间用2φ25钢筋焊接牢固，间距0.8m，保证钢板桩有足够的支撑能力和较小的变形；基坑AD侧因靠近道路，且有一根φ1800雨水管道，将两层钢板桩设置在该管道的两侧，靠近道路一侧的钢板桩施打后的桩顶标高控制在-0.25m，以保护好道路不受影响，靠近基坑的钢板桩施打后桩顶标高为-3.05m。基坑BC和CD两侧设置单层钢板桩支护，并在基坑CD侧设置出土口，并在出土口临时道路两侧施打9m长钢板桩，以防止该区域出现塌方等安全问题。详见图2~图5支护结构剖面图。

受地下管线影响，基坑支护无法形成闭环，需对无法施打钢板桩支护的基坑过穿管区域进行特别处理。为避免损坏地下管线，钢板桩施打至距管线0.3m处可停止施打，改用［28b槽钢挡土板横放竖向布置至管顶，竖向间距为0.28m，与两侧钢板桩可靠焊接，焊缝长度不小于20cm。若地下管线以下未支护部分出现渗水较为严重，甚至出现流沙、淤泥等情况，可以在管线以下也焊接槽钢挡土板。详见附图：图2 无法施打钢板桩处支护立面示意图和图3 无法施打钢板桩处支护平面示意图。

为提高基坑支护系统的整体稳定性，基坑内钢板桩设置钢围囹（HW400×400）支撑，同时设置φ325×8钢管对顶支撑，并与钢围檩做好可靠焊接。

图2 基坑AB段剖面图    图3 基坑BC段剖面图     图4 基坑CD段剖面图

图5 基坑DA段剖面图       图6立面示意图           图7 平面示意图

2.2.2降排水设计

根据现场实际情况，经与真空井点等降水方法性价比对比，该深基坑周边的承压水采用中深管井降水，在基坑周边设置三口管井，分别设在基坑边A点、B点、C点三个位置，管井深为28m，成孔直径φ600，井管管径φ273。管井降水使用时，基坑周围井点应对称、同时抽水，使水位差控制在要求限度内。降水井抽水时要控制含砂量在允许范围内，降水结束后要根据“以砂还砂，以土还土”的原则进行封井。

由于基坑边的钢板桩相互扣接可形成较为封闭支撑体系，坑内渗水相对较少，可采用集水明排的形式排水。根据施工必要性，可在基坑顶部布设截水排水沟和集水坑。

3.施工工序及重点

3.1施工工序

3.1.1围护阶段总体施工流程

降水管井施工→地面开挖2.8m深→打钢板桩→安装钢围檩、钢管对顶撑→基坑土方开挖至基底→做好基坑内排水措施

3.1.2钢板桩施工的流程

降坡挖土→钢板桩检验→板桩定位放线→挖沟槽→钢板桩插入和预打→沉打钢板桩→基坑开挖至围檩位置→设置围檩和支撑→土方开挖→坑内基础施工→拔桩→封堵降水井→地层沉降观测

3.2施工特点和难点

3.2.1严格按照基坑支护系统设计，认真做好基坑开挖降坡卸载工作，遵循“大基坑，小开挖”的原则，将土方开挖至-3.05m深，一是可以将地下管线裸露出来，便于地下工程保护；二是通过卸载，可以减少土方对地下管线和钢板桩的侧压力，降低支护结构的变形，提高基坑支护系统的安全稳定系数。

3.2.2因现有地下管线穿过基坑，导致基坑支护无法闭合，此因素属于工业建筑中比较特殊的问题，因钢板桩支护无法封闭，导致钢板桩的整体稳定性降低。针对该问题要严格按照基坑支护体系设计执行，做好地下管线上、下槽钢挡土板施工，保证槽钢挡土板与管线两侧钢板桩可靠焊接，尽量减少未进行基坑支护封闭的空间。同时采用双排钢板桩，前桩拉后桩的方法提高钢板桩刚度、减小变形，确保基坑施工的安全。

3.2.3基坑开挖过程中应充分利用基坑的时空效应，土方开挖应遵循“先排水后挖土”和“先撑后挖、分层开挖，严禁超挖”的原则，挖土应分块、分层、对称进行。对于长边，应遵循先两边后中间的原则。

3.2.4待阀门井结构全部施工完成并回填后，整体回填至-3.05m，拔出低处的钢板桩，然后进行二次回填，再拔出剩余钢板桩。分次拔桩前先进行土方夯填，尽量使拔桩两侧土压力平衡。拔桩顺序与打桩顺序相反，拔桩后形成的桩孔必须及时用细沙回填，并捣实；必要时采用水泥浆填充，以减小桩孔对周围地面造成沉降的程度，防止周边地面开裂。 

结语

复杂深基坑支护工程的施工是集挖土、支护、防水等技术复杂的多环节的系统工程，任何一个环节失误将可能导致整个工程的失败，甚至造成事故。施工方在基坑工程中承担责任重大，必须不断提高技术、安全管理和协调能力，采取有效手段预防事故的发生。要加强事前控制，严格执行施工程序和规范；加强事中控制，基坑施工中出现的问题拖不得，支护结构必须每班进行监测，发现异常或者变形过大时，及时采取措施，防止安全事故发生。施工方必须尽职尽责，及时协调解决工程中出现的各种问题，确保基坑安全。

参考文献：

1.《深基坑工程技术规程》（湖北省地方标准DB42/T159-2012）；

2.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）；