深基坑設計與施工要點

劉越鋒

隨著城市用地越來越緊張，人們對地下空間的利用需求的愿望越來越強。本文旨在通過工業項目的水池基坑支護工程為例，結合深基坑工程的實踐，對其各項技術要點進行總結，尤其是如何做好支護體系的設計、施工、開挖土方等工作，所以這項工程的系統性和綜合性較強，需要設計人員具有較強的專業技術優勢。深基坑是指開挖深度超過5m（含5m），而有的雖然深度沒有達到5m，但是當地質條件較為復雜，周圍環境惡劣，和地下管線較為復雜時，也將其列為深基坑之列。

本文通過上海市閔行區某工業廠房項目為背景，介紹拉森鋼板樁設計與施工要點。

一、項目概況

本工程為新建廠區，基坑為南北走向狹長型，周邊較空曠，環境相對簡單：①基坑東側為擬建廠區內部，距擬建4層聯合廠房25m，采用樁-承臺獨立基礎，基礎埋深-2.1m，樁采用PHC600AB型預制樁，樁長34m（樁基工程完成，地上結構尚未施工）。②基坑西側緊鄰建筑控制線，距用地紅線3.0m。紅線外為現狀鄉間小路，基坑距路邊約7.9m，距埋深0.6m的10kV電纜約2.4m，距埋深1.2m的DN300高壓燃氣管4.8m。③基坑南側、北側均為擬建廠區內部。

二、深基坑設計要點

本工程±0.000相當于5.000m，整平后場地標高-0.400m。基坑總面積約490m2，圍護共約為110延長米，大面積開挖深度5.95m，集水池區域開挖深度6.75m。基坑安全等級為三級，環境保護等級西側為二級/其余三側為三級。

（1）總體設計方案：本工程基坑圍護設計采用拉森鋼板樁+兩道鋼支撐的支護形式。

（2）支護結構：支撐體系本基坑開挖面積很小，平面布置采用對撐體系，圍檁均采用雙拼H488×300×11×18型鋼，支撐均采用φ609×16鋼管。

（3）圍護體系：本基坑圍護體系采用均采取15m長PU600×210熱軋U型拉森鋼板樁。

（4）基坑降水：本基坑采用單側輕型井點降水，井管長度約6～7m；坑外設置排水溝和集水井進行明排水。

（5）深基坑支護的重點：需要監控外圍高壓燃氣、高壓電及臨近的聯合廠房的位移、沉降等數據。

三、深基坑施工要點

1.基坑圍護施工要點

施工內容包括：拉森鋼板樁、坑內加固、立柱、圍檁、支撐、排水等。該階段投入1臺機械手，1臺25t汽車吊，2臺挖掘機配合施工。拉森鋼板樁及型鋼提前進場檢驗、矯正、處理并擺放到指定位置，并滿足現場施工需要。本階段計劃投入勞動力22人。計劃在10d內將基坑圍護施工完成。

2.開挖施工要點

施工內容包括：挖土。該階段投入1臺長臂挖機和1臺小挖機。土方開挖至設計標高后及時澆筑墊層及底板。

3.關鍵工序銜接順序

整平場地，打設拉森鋼板樁圍護結構；開槽安裝第一道水平鋼支撐，并頂緊；開挖至第二道水平鋼支撐底，安裝鋼支撐，并施加400kN預應力頂緊；開挖至坑底，及時澆筑墊層至圍護邊，并澆筑結構底板及素砼傳力帶；待底板達到設計強度后，拆除第二道鋼支撐，澆筑雨水泵房結構至頂板（標高-1.650m）；待達到設計強度后，回填至第一道支撐底；拆除第一道支撐，施工剩余口部結構；回填覆土至設計地面標高，并拔除拉森鋼板樁，壓密注漿密實拉森鋼板樁孔隙。

4.拉森鋼板樁施工工藝流程

場地平整→拉森鋼板樁位置定位放線→開挖溝槽→施打拉森鋼板樁→安裝導梁→施打拉森鋼板樁至設計標高（樁身偏移拔出重新施打）→拆除導梁→放坡設置地表水排水措施→設置鋼支撐→分層開挖→地下結構施工→換撐→拆撐→土方回填→拆撐→空隙灌漿。

5.拉森鋼板樁施打

履帶式拉森鋼板樁施工機械，垂直于拉森鋼板樁方向施打。液壓振動錘，夾起鋼板樁，根據放線位置，液壓振動施工至指定標高。完成內部鋼支撐，先支撐再進行開挖；完成內部降水；開挖過程中及時進行監測。重點注意如下：

一是在打入鋼板時，需要利用履帶式的機械進行施工，且在施工之前加強對現場實際情況的調研，切實掌握地下管線與構筑物等方面的位置、數量等情況，并將支護樁的中線準確放出。

二是在打樁之前，需要逐一檢查每根鋼板樁，及時地將鎖扣處存在的銹蝕剔除，若鋼板樁變形嚴重，需要做好對其的修復，若修復后還不能達標，則需要報廢處理。此外，還要在打入之前對樁鎖口內部做好油脂涂抹，這樣才能更好地打入鋼板樁，為后續拔出也提供便利。

三是在打入樁的過程中，應對每根樁的傾斜度做到隨測隨調，且斜度需要始終控制在2%之內，若偏斜較大無法調整，需要將其拔出重新打入。

四是為確保鋼板樁能順利合攏，需要在密扣的基礎上，確保開挖后的入土在2m之上，并加強對檢查井的檢查，并對其四個角采用轉角件進行固定和處理，必要時還要做好對其的密封，預防因為漏水而攜帶大量的泥沙而引發的地面塌陷。

五是在溝槽開挖之前，為預防鋼板樁隨著吐槽的開挖而被擠到的情況出現，需要在打入鋼板樁之后，采用工字鋼，將鋼板樁連為一體，連接位置通常在樁頂下部1.5m處，并采用電焊將其牢固焊接，按照間距為5m的要求，采用空心圓形鋼材，利用特制活動結節，把兩側鋼板樁進行對稱支撐，且在支撐過程中要擰緊活動節上安裝的螺母，以確保鋼板樁的垂直度達標，為溝槽開挖提供足夠的工作面。

六是在開挖基礎溝槽時，應對整個鋼板樁運行的情況進行觀測，避免出現明顯傾覆、隆起等問題，并對出現的這些問題做好對稱支撐的設置，確保開挖順利進行，保障鋼板樁樁位不會發生傾斜的問題。

6.支撐拆除施工要點

在拆除支撐時，由于在基坑支護結構中的內力變化較大，為確保基坑與周邊環境安全，需要在拆除支撐后確保支護結構不會形成較大的受力突變的情況，并切實做好以下幾個方面的工作：

一是在底板澆筑完成后，拆除角撐的連接桿件和對撐的八字撐，保留支撐的主桿件至地下室回填。

二是先分離支撐桿與圍檁，再拆支撐桿，最后拆圍檁。

三是圍檁拆除時應逐段逐跨進行拆除，不應將與圍檁相連的角撐、對撐全部拆除，防止圍檁在拆除的過程中整段塌落。

四是拆除支撐時，其下樓板模板支撐（如有）不得拆除。

五是支撐穿墻位置焊接止水鋼片。

7.監測基坑支護結構的具體內容

施工中需要切實強化對圖形變形和圍護結構的監測，并結合變形發展情況，對施工工藝做好調整和優化，著力實現信息化施工，在本工程中，為了強化基坑圍護和開挖的有效性，主要是做好以下監測工作。

第一，基本工程內容：一是對深層土體的位移情況進行檢測時，主要是為了掌握深層土體的位移情況，需要進行深層土體位移監測點的設置，孔深為20m，所以需要采用專業測斜儀做好對其的監測；二是在對基坑頂水平和豎向位移的監測時，每個頂監測點的間距為10～15m，在對基坑頂水平監測時，主要是采用全站儀，而豎向位移監測則采用水準儀；三是周邊環境豎向位移監測：在東側現狀道路做好豎向位移監測的點的設置，并采用水準儀做好對其的監測；四是做好高位樁水平位移監測：在基坑周邊高位樁頂設置水平位移監測點，并用全站儀進行監測；五是主義報警值控制：①深層土體位移累計＞70（50）mm，連續3d位移＞6（4）mm/d；②基坑頂水平及豎向位移累計＞50（40）mm，連續3d位移＞6（4）mm/d；③周邊環境水平位移累計不＞30mm，連續3d位移＞3mm/d；④在監測高位樁時，其水平位移累計超過35mm且連續3d位移超過3mm時，均超過了報警值。

第二，就監測頻率而言，需要結合開挖進度和基坑變形情況而針對性的確定。具體就是在基坑開挖到設計標高之前，監測頻率為2d一次，而開挖到設計標高之后，每天需要監測一次，若監測值＞預警值，那么每天就要監測2-3次，當墊層與磚模成型后，連續穩定3d之后，2-4d監測一次，并在拆除支撐的過程中需要加大監測的頻率。

第三，就巡視檢查而言，基坑工程整個施工期內，每天均應有專人進行巡視檢查。巡視檢查內容詳見《建筑基坑工程監測技術規范》（GB50497-2009）4.3.2條。應特別注意，出現異常，一定要及時采用措施，避免出現不必要的損失。

8.基坑工程施工應急預案

良好的應急預案是保障工程安全與質量的前提，因此，本工程緊密結合實際進行了應急預案的設置，并在施工中加大監測，對應急預案的各項設置的科學性進行了檢測，使得很多重大危險源得到了提前預控，有效地保障了工程質量和安全。

四、結語

綜上所述，城市用地越來越緊張，基坑工程的安全風險管控越來越嚴格。深基坑支護形式多種多樣，一般在華東地區，如涉及一般廠房類項目地下水池等開挖，采用拉森鋼板樁施工，經濟效果、現場支護效果較好。涉及基坑工程，一定要從設計、方案論證、實施、監控等各方面加強管控，采用成體系的管控方式，嚴格控制施工安全、質量。