生态保护区基坑开挖方法

生态保护区基坑开挖方法

商显智

(汉源县路顺公路建设有限公司，四川汉源，625300）

摘要：以某项目渡槽为研究对象，对渡槽临近河道生态保护区基坑开挖方法进行论述，确保施工过程中不对生态保护区造成破坏。

关键词：生态保护  基坑开挖  钢板桩

1、工程概况

四川湿地自然保护区位于某市东北部区域，地处川中盆地向某山区过渡的低山、深丘地带。保护区于1999年11月由某市人民政府以“发[1999]130号”文件批准成立，初始面积为38740hm2，经2011年调整后，保护区面积实际为31375hm2。

渡槽10#拱座位于右岸，拱墩紧靠河岸布置，离河岸最近侧2m左右，平面尺寸为18.0m×17.1m。10#拱座基坑由当前地面高程371.981m开挖至基坑底部高程367.481m，基坑深度4.5m，超过3m，根据《水利水电工程施工安全管理导则》（SL721-2015）的相关规定；开挖深度3～5m的基坑（槽）的土方开挖支护、降水工程属于危险性较大的分部分项工程。

2、支护方法选择

由于拱座基坑紧靠河岸，采用传统放坡开挖的施工方式存在边坡垮塌，河水淹没基坑的风险。由于是生态保护区，无法在河道内填筑围堰，用以满足开挖放坡的需求。因此选择采用钢板桩对基坑形成支护结构，然后开挖的方式进行施工，钢板桩采用拉森-Ⅳ型钢板桩，单根长度6m，深入下部泥质粉砂岩基岩层2m，钢板桩围护的基坑平面尺寸为22.2m×21.4m，设两道I30a钢围檩及一层I30a工字钢内支撑。

图1 钢板桩围堰平面布置图

3、施工总述

渡槽10#拱座基坑开挖支护施工的难点为基坑面积较大，但开挖深度小，一般采用1.2m³以上的反铲挖掘机进行施工保证开挖过程的效率和经济性，但钢板桩围护基坑为垂直开挖，开挖完成后挖掘机难以驶离基坑，且基坑面积较大，开挖时需水平分块开挖，为解决上述难题，本基坑前期采用1.2m³反铲挖掘机进行预留核心土开挖，先开挖周边位置，将高程降至第一层内支撑下1m位置，然后安装内支撑，内支撑安装完成后继续开挖上层核心土，施工过程中预留施工便道，以便挖掘机通行，待第一层开挖完成后进行重复第一层开挖的顺序进行第二层开挖，直至开挖至基坑底部；1.2m³反铲挖掘机利用预留的施工便道驶离基坑后，吊装0.4m³的小型反铲挖掘机进入基坑，配合人工挖除施工便道，并修筑排水沟及集水坑。

根据《建设工程现场安全防护标准》要求，深基坑设置临边安全防护设施。临边安全防护栏杆由栏杆立柱及三道横杆组成，均采用φ48mm钢管，并用扣件或电焊固定。上横杆距基准面1.2m，中间横杆距基准面0.7m，下横杆基准面0.2m，栏杆立柱总长度为1.4m，埋入地下0.2m，立柱间距2.0m。防护栏杆必须自上而下用安全网封闭，安全网封闭到防护栏杆顶面高度，栏杆底部20cm高度范围设置踢脚板。所有护栏用红白油漆刷上醒目的警示色，钢管红白油漆间距为0.2m，并悬挂提示标志，护栏周围悬挂“禁止翻越”、“当心坠落”等禁止、警告标志。基坑周围明确警示堆放的材料不得超越基坑边2.0m范围警戒线，基坑边警戒线内严禁堆放一切材料。坑内要设施工专用通道，夜间施工时，要设置安全警示灯、警示标志标牌等设施。

步骤一：预留核心土开挖高程369.481m以上内支撑安装空间

步骤二：安装内支撑

步骤三：开挖至高程368.7m

步骤四：继续向下开挖并修筑施工便道，挖掘机驶离基坑

步骤五：利用履带吊吊放小型挖掘机进入基坑，配合人工完成后续开挖

4、钢板桩施工方法

4.1钢板桩插打

钢板桩需伸入泥质粉砂岩层2m，因此在插打钢板桩前需进行引孔，引孔采用旋挖钻机，引孔后向孔内回填黏土，然后进行钢板桩插打。

钢板桩的插打采用单独打入法，即吊升第一支钢板桩，准确对准桩位，振动打入土中，使桩端透过砂层进入不透水的强风化岩层。吊第二支钢板桩，卡好企口，振动打入土中，如此重复操作，直至基坑钢板桩闭合形成围护结构。钢板桩施打时，由于钢板桩制作本身的误差、打桩时的偏差、施工条件的限制，使围堰的实际长度无法保证按钢板桩标准宽度的整数倍，故此钢板桩围堰最终封闭合拢有相当难度。因此，本工程采用调整围堰轴线来实现转角的闭合，即在转角处两侧以钢板桩的宽度来调整轴线实现闭合。如出现部分钢板桩长度不足，则采用鱼尾板焊接法焊接接。接长时避免相邻两桩接头在同一深度，接头位置错开1m以上，且间隔放置打桩。

4.2围檩、拉杆、角撑

为加强钢板桩围堰的整体刚度，沿钢板桩围堰内部设置围檩，围檩由I30a工字钢组成，通过内对撑I30a钢撑梁进行加固。施工钢板桩后，根据钢板桩的实际打入位置进行内支撑的切割。必须完成型钢内支撑体系后方可进行土方开挖。

钢内支撑安装必须严格按照设计的焊缝高度由专业焊工进行焊接连接。内支撑采用起重机进行吊装，施工过程中必须注意施工安全。土方开挖过程中挖土机机械臂不得触碰内支撑。内支撑安装完成后不得在上面进行操作，不得放置施工设备和材料等。土方开挖过程中，需随时根据内支撑安装，不得一挖到底后再安装内支撑系统。内支撑与开挖的顺序要求为：基坑开挖至钢板桩桩顶以下2m，具备内支撑安装空间后，安装内支撑，然后继续开挖至基坑底。钢板桩围堰内支撑与拱座混凝土存在干扰，因此需边施工混凝土，边回填，边拆除内支撑。

4.3钢板桩拔除

基坑回填后，要拔除钢板桩，以便重复使用。拔除钢板桩前，应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间及土孔处理。否则，由于拔桩的振动影响，以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移，会给已施工的地下结构带来危害，并影响临近原有建筑物、构筑物或底下管线的安全。以下为拔桩方法和注意事项：

（1）采用振动锤拔桩：利用振动锤产生的强迫振动，扰动土质，破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将桩拔除。

（2）拔桩时应注意事项：拔桩起点和顺序：对封闭式钢板桩围堰，拔桩起点应离开角桩5根以上。可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100～300mm，再与振动锤交替振打、振拔。有时，为及时回填拔桩后的土孔，当把板桩拔至比基础底板略高时暂停引拔，用振动锤振动几分钟，尽量让土孔填实一部分。起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷，起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限。供振动锤使用的电源为振动锤本身额定功率的1.2～2.0倍。对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，振动锤连续不超过1.5h。拔桩过程中桩孔必须边拔边及时进行回填，防止松动造成上部结构不安全。

5、环境保护措施

对于施工道路修建、场地平整、基坑开挖等土石方工程在施工过程中坚持“先拦后挖”的原则，有效控制这些施工过程中的水土流失，严禁渣土进入河中。规范弃土堆放，按照主体工程的规划设计将弃土堆放至指定的渣场，并采取相应的渣场防护措施、运渣过程中散落在路面的渣土安排专人及时清理。

基坑内抽排水，应在附近开挖沉淀池，先将基坑内水抽至沉淀池内，经过充分沉淀后再排至河道内。施工期间的废水、生活污水不得直接排入农田、耕地，不得排入河道内，即使经过沉淀后也只能排入指定地点。

施工前制定保护区污染事故调查处理制度，建立突发性污染事故风险预警和调查处理快速反应机制及应急措施。结合设计红线划定施工过程中的生态保护区，严格按照划定的征地红线及划定的生态保护区实施建设活动。

严格控制施工期间工程破坏植被的面积，除了不可避免的工程占地、砍伐以外，不发生其它形式的人为破坏。

6、结束语

本文以靠河侧基坑开挖支护施工为例讲述了在生态保护区范围内施工一定要从方法的选择、施工过程中的控制以及采取的保护措施几方面进行考虑，避免对保护区造成破坏。

参考文献：

[1] SL47-2020,水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范.

[2] JG/T196-2018,钢板桩.

[3]GB/T51295-2018,钢围堰工程技术标准.

[4]T/CWEA12-2020，水利水电工程钢板桩围堰技术规范.