淺析管道工程管槽基坑穩定性控制

姜聰宇，李杰，王孫龍

（1.中交上航局航道建設有限公司，浙江 寧波 315200；2.杭州市農村水利管理總站，浙江 杭州 310016）

淺析管道工程管槽基坑穩定性控制

姜聰宇1，李杰1，王孫龍2

（1.中交上航局航道建設有限公司，浙江 寧波 315200；2.杭州市農村水利管理總站，浙江 杭州 310016）

結合工程實踐，分析槽鋼鋼板樁支護、拉森鋼板樁支護和井點降水3種方法在管道工程管槽基坑穩定性控制中的優勢劣勢，在不同條件下選擇合適的方法，結合基坑排水、工藝流程改善和現場管理，確保管槽基坑的穩定并取得良好的經濟效益。

基坑穩定；鋼板樁；井點降水；基坑排水

1 工程概況

為滿足溫州某墾區 “邊吹填、邊處理、邊建設、邊出讓土地”的要求，實現2013年6月份形成地塊“口”字形施工便道路網目標，建設單位在原墾區吹填及軟基處理工程基礎上增加了部分市政道路工程施工任務。

本工程包含一條城市支路緯六支路，道路面層施工前需埋設排水管道，包括雨、污水管道及雨、污水檢查井、排放口等。緯六支路原地面標高平均為+4.3m，排水管道管槽基坑開挖深度多在 4m左右，基坑底寬基本在4m以上，開挖深，寬度大，做好基坑穩定質量控制有著十分重要的意義。

2 工程地質和水文地質

2.1 工程地質

根據勘察揭露的地層情況，可將場地在勘察深度范圍以內地基土按其物理力學性質、巖性特征、埋藏分布規律自上而下劃分為3個工程地質層，部分地質層又各細分若干亞層。地層自上而下具體特征詳述如下。

2.1.1 ①1層素填土

淺灰色，松散狀，主要由碎石、礫石組成，含少量粘性土與砂。粗顆粒粒徑一般為50～100mm居多，含量一般占 70%～90%。為一年前新近人工堆積填土，結構疏松，未經壓密處理。俗稱礦碴、山皮石土。

全場均有分布，直接分布于地表，厚度 0.20～1.10m。

2.1.2 ①2層素填土

淺灰、淺灰黃色，松散狀。主要由粉砂、細砂組成，含粘性土、淤泥等。為一年前由人工充填堤心砂，經無紡布袋裝堆積而成，中部、底部鋪墊有編織袋等。

全場均有分布，直接堆積于原始地面，層頂埋深0.20～1.10m，厚度1.70～3.60m。

2.1.3 ②1層含砂淤泥

灰色，流塑狀為主，高壓縮性。刀切面平整-粗糙。含少量貝殼、炭化植物碎屑，有腐臭味。粉細砂呈薄層、團塊狀斷續分布，含量一般10%～20%，土質均一性較差。

全場均有分布，層頂埋深 2.30～4.20m，厚度8.90～12.20m。

2.1.4 ②2層淤泥（夾砂）

灰色，流塑狀，高壓縮性。刀切面平整。含少量粉細砂、貝殼、炭化植物碎屑，局部粉細砂含量稍多，呈團塊狀，有腐臭味。

全場均有分布，層頂埋深 11.60～16.60m，厚度13.60～16.80m。

2.1.5 ③層粉質粘土

灰色，軟塑狀，高-中壓縮性，含少量粉砂、粉粒、粉質團塊、炭化物。刀切面平整。局部為粘土。

大部鉆孔揭露，層頂埋深 28.30～29.90m，厚度為10.20～11.90m。

2.2 水文地質

擬建場地內地下水主要為賦存于上部素填土、淤泥類土與粘性土中的孔隙潛水，賦存介質主要為粘性土、淤泥，水位埋藏淺，水量較小，主要接受大氣降水補給和地表水體側方補給，以蒸發排泄為主。場地地下水位具有明顯季節相關性，勘察期間鉆孔中初見水位埋深為 2.60～3.40m，地下水穩定水位埋深為1.90～2.30m，水位高程為1.89～2.09m，受季節性影響較大，水位變幅一般小于2m。

3 工程前期調查

施工正值梅雨季節，降雨頻繁，降雨量大，地表水和地下水豐富，對施工和邊坡穩定會造成一定影響。

緯六支路排水管道采用開挖明槽埋管施工方法，開挖深度大，寬度大。緯六支路原地面標高平均為+4.3m，排水管道管槽基坑開挖深度多在 4m左右，尤其是在東側，原地面最低，開挖也最深?；拥讓捇驹?m以上。

緯六支路為東西向道路，北側為水塘，南側為軟基處理地塊區，兩側均無法為設備、車輛提供通行、施工條件，施工作業面小。

插打鋼板樁需專業插打設備，效率較低，但因施工現場作業面小，無法進場大量設備。

排水管道工程位于緯六支路道路中心線南側，基坑開挖幾乎涵蓋整條緯六支路。由于工期緊，緯六支路一邊進行超載預壓卸載、一邊進行管道基坑開挖，同時建設單位還安排了廠房區地基回填，多項工程交叉施工，大型運輸車頻繁行駛，對施工有嚴重影響，也帶來安全隱患。

緯六支路超載預壓需到 3月初方可卸載，而 6月底需具備通車條件，平常至少需要6個月才能完成的工程現在要求在3個多月內完成，考慮到后續道路面層施工，再加上梅雨季節及臺風季節的影響，排水管道的施工時間不足 2個月。而整條管道施工長近1600m，工程量大，作業面小，邊卸載邊開挖就需對進廠設備車輛做好統籌規劃安排，提高工作效率。

4 對策制定、實施與效果

針對調查結果，項目部經研究商討決定，采用槽鋼鋼板樁支護、拉森鋼板樁支護和井點降水法3種措施確?；拥姆€定，并做好排水工作；同時改善工藝流程，做到同步施工，在有限的空間里增加工作面，提高設備利用率，為基坑的順利施工創造最優條件。

4.1 鋼板樁支護

設計要求，開槽埋管施工，開槽深度≤2.5m時，采用放坡大開挖或者橫列板加支撐；2.5m＜開槽深度≤4.0m時，溝槽兩側必須打鋼板樁；當開槽深度＞4.0m時，溝槽兩側必須打拉森鋼板樁。項目部根據現場實際施工情況，選擇打插8m長槽鋼鋼板樁和9 m長拉森鋼板樁支護。

施工前，對鋼板樁外觀進行檢驗，不符合要求的須進行矯正，以減少插打的難度。外觀檢驗包括表面缺陷、長度、寬度、厚度、平直度等內容。

施工過程中，支護鋼板樁的平面布置形狀盡量平直整齊。插打過程中隨時測量監控每根鋼板樁的斜度，每根樁的斜度不應超過2%，當偏斜過大不能用拉齊方法調正時，拔起重打。

圖1 槽鋼鋼板樁和拉森鋼板樁施工示意圖

實際施工過程中，插打拉森鋼板樁的地方情況良好，而在插打槽鋼鋼板樁的地方有土質疏松的情況發生。結合原軟基處理工程北側堤袋裝砂圍堰圖紙和相關測量資料發現，出現該情況的都是砂層較厚的區域，雖然開槽深度≤4.0m，但槽鋼鋼板樁不能滿足現在的施工環境；而拉森鋼板樁采用密排咬口式布置，止水性較好，可以更有效地防止側面流砂，已經插打的區域就證明了這一點。因此，經項目部討論決定，對于砂層厚、未進行槽鋼鋼板樁支護的區域改用拉森鋼板樁支護。

實施效果：改插拉森鋼板樁后，開挖過程中滲水滲砂情況得到很大改善。

4.2 井點降水法

據現場實際開挖地下水位埋藏較淺，1.6m處見地下水，主要原因為墾區北片尚未進行圍墾，魚塘內積水較深。且進入雨季，地下水位不斷上升，土內含水較多。這種施工條件給管槽開挖施工帶來很大的困難，特別是靠東側砂基礎較厚，單純采用槽鋼支護進行開挖容易產生流砂，而全部拔出改插拉森鋼板樁則太費時費力，效率太低。針對這個情況，經過專項討論、現場試驗，項目部決定采用井點降水法。

井點降水法，是人工降低地下水位的一種方法，能疏干基土中的水分，促使土體固結，提高土層物理性能，增大內摩擦角，提高地基強度；同時可以減少土坡土體側向位移與沉降，穩定邊坡，消除流砂，減少基底土的隆起，使位于天然地下水以下的地基與基礎工程施工能避免地下水的影響，提供比較干的施工條件，提高工程質量和保證施工安全。

本工程采用的是輕型井點降水法，開挖前在基坑兩側鋼板樁外圍埋設一定數量的濾水管，利用抽水泵持續抽水，降低濾水管附近土壤的地下水，從而降低鋼板樁外部水位，使管槽基坑開挖的土始終保持比較干燥的狀態，降低鋼板樁圍堰外部主動土壓力，增加鋼板樁的穩定性與安全性。

實施效果：采用輕型井點降水法有效減少了流砂現象的產生，配合槽鋼支護，相較于改插拉森鋼板樁的施工方案，既縮短工期又節約成本。

4.3 基坑排水

鑒于春季降雨頻繁、降雨量大，本工程采用止水、導水、排水施工技術措施來保證工程施工順利進行。沿基坑頂部兩側設截水明溝，防止地表水流入基坑。沿基坑坑底的兩側挖排水溝進行基坑內導水，排水溝緊貼鋼板樁，坡度為0.5%，集水井每隔30m左右設置1個，集水井的直徑為0.8m，深度隨挖土的加深適當設置，基坑內地下水流入集水井內后用水泵抽出排向緯六支路北側。

實施效果：基坑頂部截水明溝在雨天有效防止了路面積水流入基坑；基坑坑底排水溝不僅能在雨天發揮作用，平時也能有效地對地下滲水進行匯聚和排出。

4.4 卸載、開槽、埋管同步施工

緯六支路管道工程量大，作業面小，如果整條路都按照卸載、開槽、放管、回填一個步驟一個步驟地施工的話是不可能按時完成的，同時也存在安全隱患。

經討論決定，一邊卸載一邊開槽一邊放管一邊回填，四道工序同步進行。緯六支路超載預壓卸載出一定工作面后，馬上安排打樁機進場插打鋼板樁；插打一段距離后便安排挖機進行基坑開挖，同時安排相關材料進場，將該路段所需型號管材就近堆放在基坑旁；基坑開挖出一定工作面后便進行排水管道相關工藝施工，完成后馬上回填。天氣狀況良好時加快卸載和開槽進度，遇上雨天則進行材料加工，合理安排工序，做到不怠工不誤工。

實施效果：同步施工使現場資源得到了合理運用，大大縮短了施工工期；同時，減少基坑暴露時間使環境因素對基坑的影響降至最低，避免基坑因長期暴露而發生不穩定的情況。

4.5 增加工作面、設定機械設備來往路線

緯六支路只有東、西2個出入口，而基坑開挖幾乎涵蓋整條緯六支路，為解決緯六支路超載預壓卸載、管槽基坑開挖和廠房區地基回填的交叉施工，項目部對往來機械設備進行了統籌規劃。

排水管道位于緯六支路道路中心線南側，因此將道路中心線北側作為材料運輸及現場機械設備的工作通道。管槽基坑開挖工程沿管道線性延伸，長約1600m，根據不同開挖深度及支護形式，分段施工。共安排3個作業面，東側1個，中間1個往兩頭延伸，平行組織流水作業。卸載土方轉運車輛按照項目部指定路線進出。因為需進行地基回填的廠房區位于緯六支路南側，分段施工也為廠房區的地基回填土方運輸車保留了進出口。

實施效果：工作面的增加提高了現場資源的利用率，進出路線的安排確保了車輛設備的有序運行，這都間接地確保了基坑的順利施工和穩定控制。

5 總 結

由于項目部在施工前和施工過程中對于可能出現和已出現的困難與問題把握準確，措施得當，施工期間管槽基坑邊坡未發生塌落、滑移等質量情況，在做好質量控制的同時，既縮短了工期又節約了成本。

兩種鋼板樁支護方法中，槽鋼鋼板樁插拔速度較快，利用率較高，而拉森鋼板樁支護效果較好。在槽鋼鋼板樁支護不能滿足現場施工條件的時候，選擇井點降水法加以配合，可有效提高基坑的穩定性。通過對 3種方法的利弊分析，和在不同環境中的合理運用，確保了管道工程管槽基坑的穩定，為后續工藝施工的順利進行提供了有力保障。而同步施工和統籌安排工作面的措施不僅確保了工期，也間接提高了基坑施工的安全與穩定。

［1］張繼林.鋼板樁支護在臨近既有線深基坑支護中的應用［J］.科學之友，2010，（4）：30-33.

［2］喬希琳，藍秋文.拉森鋼板樁的推廣應用［J］.山西建筑，2009，35（19）：126-127.

TU473.2

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1007-7359（2016）02-0129-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.02.044

姜聰宇（1989-），男，浙江瑞安人，本科，助理工程師，主要從事施工管理工作。