復雜環境下市政工程深基坑施工方案合理性分析

侯 慧 君

(太原市市政工程總公司，山西 太原 030002)

復雜環境下市政工程深基坑施工方案合理性分析

侯 慧 君

(太原市市政工程總公司，山西 太原 030002)

以某市政道路深基坑工程為例，結合現有地質資料以及實際情況，對三種支護方案做了技術、經濟、工期的合理性對比分析，選取了SMW工法樁+單排內支撐支護體系的施工方案，經后續的施工實踐證明該支護方案合理可靠。

深基坑，支護體系，SMW工法樁，單排內支撐

0 引言

隨著城市大規模的建設，在老舊城區核心地段改造或擴建交通日益臃腫的城市主干道成為必然選擇。改擴建道路上跨、下穿既有相交道路的橋梁、地道等結構物工程時，在明挖法施工前提下涉及的深基坑支護體系設計和土方開挖等技術對周圍地表變形控制要求高，不僅要確保圍護結構自身的安全可靠，同時還要確保周邊建筑物、市政管線始終處于安全運行狀態。因此在確保圍護結構穩定與施工安全的前提下如何快速施工是本類市政工程深基坑支護施工的重、難點。

基于此，本文以某市政道路改造工程深基坑工程為例，結合現有地質資料以及實際情況，初選了三種支護方法：鉆孔灌注樁、SMW工法樁、拉森IV型鋼板樁。總結相關規律，據此分析各種支護結構的可行性，對這四種施工方案綜合做了經濟及技術方案的可行性對比分析，為今后同類型深基坑工程的設計與施工提供指導。

1 工程概況

某下穿主線道路的地道橋結構采用單箱雙室的鋼筋混凝土結構，暗埋段結構長480 m,總寬19 m,側墻0.7 m,中墻厚0.6 m，單室凈寬8.5 m。總高7.1 m，頂板厚0.7 m,底板厚0.8 m。地基處理采用80 cm厚片石拋填擠淤+30 cm厚級配碎石墊層+10 cm厚C20混凝土墊層，處理后的地基承載力不低于180 kPa。兩端各設20 m長的遮光段，為U槽鋼筋混凝土結構，頂部設遮光橫梁。

該工程對城市舊城區交通及周邊居民日常出行產生巨大不利影響，導致交通疏導組織難度大；業主要求該項目在3個半月內完工并通車；施工場地狹窄受限，各市政管線種類繁雜，密布其中，施工相互交叉；環保要求高，各種噪聲、粉塵控制難度大；該地段水文地質情況為高水位、軟土地段，鄰近的大部分建筑為6層普通磚混建筑結構，老建筑大多建于1990年左右，新的一些建筑多建于2000年左右。北端西側房屋離暗埋段地道橋邊距離僅為10 m，該樓為6層磚混結構的商業用房。周邊有大量市政地下管線且部分管線無法遷改，給基坑施工及周邊建筑物、市政管線安全運行帶來極大的難度與風險。

2 工程地質條件

2.1 地形與工程地質分區

通道場地屬于平坦的沖洪積平原，地質分區屬于盆地次穩定工程地質亞區。

2.2 場地地下水情況

場地地下水為孔隙潛水，主要接受大氣降水的補給，地下水位埋深介于2 m～3 m間。基坑開挖時將形成較大的水頭差。

2.3 地質巖土構成

淺層分布有厚度較大的雜填土、砂性土、粉土和透水性強的礫石土,該地層易液化、水穩定性差,在基坑施工中易發生地面沉降和坍方,威脅施工安全和周邊環境。

①層含人工雜填土:雜色。由雜填土和素填土組成。覆蓋于地表及道路表層,上部含50 cm左右的路面結構層，下部含磚塊、碎石、煤渣、灰渣等，不均勻，稍密。厚0.5 m～2 m。

②層含圓礫層及粉土層:黃褐色。圓礫層松散，顆粒級配差。粉土層濕、密實。干強度低，韌性較差。天然含水量22%，天然孔隙比0.682。

③層含粗礫砂、細砂層、粉土層：黃褐色。粗礫砂中密，細砂層及粉土層松散，顆粒級配差，磨圓度較差。干強度低，韌性較差。天然含水量22%，天然孔隙比0.636。

④層含圓礫層、粗砂層、粉土層：黃褐色。稍密，顆粒級配差。干強度低，韌性較差。天然含水量21%，天然孔隙比0.603。

3 深基坑支護方案的分析

市政工程深基坑與建筑深基坑相比獨具特點，其支護體系涉及因素眾多，支護類型也多種多樣。市政工程深基坑支護系統更是一多要素的綜合體，存在方案優化的必要性。根據市政工程深基坑特點對整個支護系統施工劃分了相應的分析層級，從支護施工方案優化的層級出發，確定最終深基坑支護系統優化分析方法。

3.1 鉆孔灌注樁+止水帷幕+單排水平內支撐

1)支護結構技術參數、施工內容及造價。鋼筋混凝土C25灌注樁φ800@1 000 mm(配筋率1.1%)，樁長18 m。三軸水泥土攪拌樁φ650@450 mm。C25混凝土冠梁尺寸為1 000 mm×600 mm并預埋支撐連接鋼板,設置單排內支撐鋼管φ609×16@6 000 mm，掛網噴射C30混凝土δ50 mm。

支護樁采用單排鋼筋混凝土灌注樁，止水帷幕采用單排三軸水泥土攪拌樁套接一孔法連續施工，冠梁采用鋼筋混凝土結構，內支撐安裝后逐根施加軸力30 t，樁間土防護采用掛網噴射混凝土，外部采用管井降水，內部降水采用隨土方開挖設集水坑明排抽水。隨土方開挖掛網噴射混凝土。經計算基坑每延米造價約1.13萬元。

2)方案優缺點。優點：基坑支護體系安全系數高，支護效果好。屬剛性支護結構，適合深度超過15 m、主體結構施工周期長的深基坑支護項目。缺點：占用大量施工場地，需倒運并排放大量泥漿，工序多，機械施工耗電量大，投入機械人力較多，為保證止水效果需配套施工三軸攪拌樁作為止水帷幕，支護結構臨建工程結構寬達1.7 m,施工進度為1.5個月，并且沿線需改遷2條市政管線，費用極高經濟上不合理，方案難合理通過，橫向雨污水管處無法打設樁基。

3.2 SMW工法樁+單排內支撐

1)支護結構技術參數、施工內容及造價。三軸水泥土攪拌樁φ850@600 mm，樁長18 m。內插H型鋼H700×350×25×25@1 200 mm，型鋼長19.5 m,按隔一插一的方法布置。C25混凝土冠梁尺寸為1 200 mm×800 mm ,單排內支撐鋼管φ609×16@4 800 mm。

采用單排三軸水泥土攪拌樁套接一孔法連續施工，在干燥狀態下涂抹減摩劑，待攪拌樁完成30 min內，由導向軌定位、插入H型鋼，接頭相互錯開，使其形成地下連續支護墻體。后施工鋼筋混凝土冠梁并預埋支撐連接鋼板，鋼管內支撐分節制作采用法蘭盤螺栓連接，待安裝后在活絡端逐根施加軸力35 t，土方開挖分層分段開挖到位，根據支護結構變形監測情況及時對支撐進行二次施加軸力至50 t～60 t。待主體結構施工完成、基坑回填完畢后拆除內支撐。液壓千斤頂起拔器夾持H型鋼頂升松動后振動錘拔除。經計算基坑每延米造價約0.63萬元。

2)方案優缺點。優點：適用土層范圍廣，對周邊環境影響小，無須開槽及鉆孔，無泥漿等廢棄物產生，止水擋土合二為一，連續施工止水效果好，分段施工施工縫容易處理，投入機械人力相對較少，工序相對簡單，成樁質量可靠。型鋼插樁可適當調整位置以避開雨污水管位置，及時對基坑降水，土方開挖遇水可明排水處理，主體施工完畢H型鋼可回收再利用。支護結構臨建工程結構寬1.2 m,施工進度為1個月，沿線需改遷1條市政管線，占用施工場地小，可同步進行其他項目施工，適合主體結構施工周期短的深基坑支護項目。缺點：機械施工用電量較大，型鋼插樁定位精度高，需掌握好插樁時間。屬柔性支護結構，不適合超過15 m的深基坑。

3.3 拉森Ⅳ型鋼板樁+基坑坑外錨拉+雙圍檁+內支撐

1)支護結構技術參數、施工內容及造價。基坑周邊刷坡及樁頂土方下挖2.5 m～3 m減載，使最終基坑開挖深度降低至5.5 m，采用12 m長滿打拉森Ⅳ型鋼板樁，橫向外側6 m處縱向@5 m布置插打同類型鋼板樁設錨拉點，采用2根規格φ15.24 mm預應力鋼絞線配套OVM15-2錨具張拉(單根張拉力15 t)成錨固自穩結構、樁身上部及1/2處設置鋼圍檁使用雙拼Ⅰ36a型鋼，樁身1/2處采用鋼管內支撐φ609×16@5 000 mm待安裝后在活絡端逐根施加軸力35 t，降水采用管井降水至基坑底部以下。經計算基坑每延米造價約0.45萬元。

2)方案優缺點。優點：適用土層范圍廣，周邊無建筑物影響的地段。屬常規施工，進度較快，費用較低。施工用電量小，主體結構施工完畢，圍檁、內支撐及鋼板樁可拆除拔出后周轉利用。缺點：對周邊環境影響較大，基坑內外同步降水周期較長，插打設鋼板樁時噪聲大，對居民生活有很大影響。在較短時間內一次性投入各類周轉材料種類多數量較大。土方開挖分層分段施工，受下層圍檁和內支撐施工及占用空間影響，后期土方開挖進度慢，泥砂易滲水排出導致止水效果差，對周邊建筑穩定易產生較大安全隱患，在橫穿的雨污水管處無法打設鋼板樁，支護及后錨反拉預應力結構寬8 m,施工進度為1.2個月，沿線需改遷5條市政管線，改遷工程量大，占用大量施工場地導致可利用場地狹窄，現場各類機械布置穿行困難、回轉空間小，極大影響其他項目同步施工。屬柔性支護結構，不適合周邊環境復雜、改遷工程量大、開挖深度超過8 m、總體工期短的深基坑支護項目。

4 綜合評價及應用效果

結合本工程現場水文地質情況、基坑開挖深度、周邊環境因素、外部荷載影響，支護結構使用時間，按照因地制宜、技術可靠、經濟合理、確保安全、兌現工期總目標的原則，本工程最終確定了SMW工法樁+單排內支撐支護體系的施工方案，地下水采取三軸水泥土攪拌樁止水帷幕配合管井中深度降水及坑內明排水的控制措施。

在后續的施工實踐中，基坑支護的安全實施也佐證了支護方案的合理可靠。基坑監測結果表明支護結構的最大水平位移值和地表最大沉降量均小于設計分析的計算結果，合理安排降排水時間、適當減少抽水量，取得了較為理想的結果。為后續地道橋主體結構的施工提供了安全保障，創造了合理良好的現場條件，最終得到了業主的充分認可。

5 結語

在明挖法前提下進行的市政工程深基坑支護施工時，對較為常用的多種基坑支護方案進行了比選，介紹了各支護體系的施工內容、適用實際條件及優缺點，為前期優化支護設計、后期指導現場施工提供了數據支持。有效解決了在城市復雜環境下市政工程深基坑施工的諸多技術問題，同時通過該工程的施工積累了寶貴的施工經驗和一定的技術儲備，希望以此為今后的類似工程施工提供借鑒。

The rationality analysis on municipal engineering deep foundation pit construction scheme under complex environment

Hou Huijun

(TaiyuanMunicipalEngineeringCorporation,Taiyuan030002,China)

Taking the deep foundation pit engineering of a municipal road as an example, combining with the existing geological data and actual situation, made comparison and analysis on the rationality of technology, economy, construction period three kinds of support scheme, selected the SMW pile construction method + single row support system construction scheme, through the follow-up construction practice proved that the reasonable and reliable support scheme.

deep foundation pit, support system, SMW pile construction method, single row inner support

1009-6825(2017)01-0094-03

2016-10-28

侯慧君(1976- )，男，工程師

TU463

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