臨近高危設施深基坑開挖支護方案淺析

鄧國慶

（廣州開投產業園投資有限公司，廣東廣州 510000）

1 工程概述

1.1 工程背景

新建珠三角城際軌道交通新塘經白云機場至廣州北站（新白廣）工程通過穗莞深南段直接連通珠三角地區兩個核心城市—廣州、深圳，有助于增強廣州、深圳、清遠、惠州、肇慶城市間的合作交流，有助于開辟白云機場、清遠方向、深圳方向及珠三角東南部地區的快捷通路，形成“西環—穗莞深—佛莞”的城際外環，對加快珠三角交通基礎設施建設，推進區域經濟一體化發展具有重要意義。

1.2 工程概況

新白廣項目以全線最大組合跨徑70m+128m+70m連續梁上跨京珠高速公路，103#主墩位承臺基坑開挖深度9.9m，平面尺寸23m×15m。

1.3 工程特點

（1）基坑距離廣州市超高壓燃氣管道5m，距離京珠高速公路路基坡腳14m，位于兩家產權單位安全控制區范圍內；高壓燃氣管道屬重大風險源，京珠高速屬國家交通大動脈，產權單位對基坑開挖支護安全、變形控制提出嚴格的要求。

（2）依據鉆孔樁記錄分析，工點地質自原地面向下依次為：6.0m粉質黏土+4.0m粉砂巖（250kPa）+以下粉砂巖（450kPa）。經多方研討，鋼板樁打入深度應不小于14.5m，采用常規打拔樁機不能將鋼板樁插打至設計標高，需利用特殊施工工藝或提前對樁位10m以下地層做好松動處理。

2 施工方案

2.1 方案比選

2.1.1 支護方案比選

鉆孔灌注樁防護是最穩妥的施工方案，但較拉森鋼板樁防護成本較高，而拉森鋼板樁防護變形較大，本方案利用鋼板樁+局部鉆孔灌注樁雙重防護結構，有效保證臨近設施的安全，節約成本，如表1所示。

表1 拉森鋼板樁與鉆孔灌注樁方案經濟比選

2.1.2 鋼板樁打拔方案比選

基坑深10m以下的地質為粉砂巖（450kPa），高頻震動打拔樁機不能將鋼板樁打至設計標高，可采用靜壓植樁機打入或先行對地層松動處理后，再用高頻震動打拔樁機配合震動錘打入；通過經濟比選，最終選用先行引孔后打入的施工方案，如表2所示。

表2 拉森鋼板樁打拔方案經濟比選

2.2 總體施工方案

支護結構采用拉森Ⅳ型鋼板樁+三層工字鋼內支撐，基坑臨近既有設施側在鋼板樁外圍加設6根鉆孔灌注防護樁并設冠梁，拉森鋼板樁和鉆孔灌注樁長度均為15m，采用小型旋挖鉆機對鋼板樁樁位引孔松動，高頻震動打拔樁機打設鋼板樁。

基坑隨挖隨護，基底超挖50cm后立即用混凝土封底，一級承臺以鋼板樁面為模板進行滿灌，混凝土與鋼板樁間采用泡沫板隔離，臨近既有設施側鋼板樁拔除時同步對樁位空隙灌入細沙，控制周圍土體變形。

3 工序重點注意事項

3.1 開工手續辦理

按照國家相關法律法規規定，開工前須做好如下兩點手續辦理工作：

（1）基坑開挖深度為9.9m，且周圍環境復雜，影響毗鄰建（構）筑物安全，屬超過一定規模的危險性較大的分部分項工程，施工方案需組織召開專家論證會，并經監理、業主單位審批。

（2）本工點在高速公路和高壓燃氣管道產權單位安全控制區范圍內，施工方案須經產權單位技術負責人審批，并向產權單位報批開工手續，簽訂施工、監理、業主、產權單位四方安全協議。

3.2 變形監測點布設及觀測

按照《建筑基坑支護技術規程（JGJ 120—2012）》相關規定，對既有建（構）筑物及基坑本體布設變形監測點并按照監測頻率測量變形值，對比規范限值，及時做出預警。

（1）開工前對高速公路路肩及坡腳、高壓燃氣管道布設變形監測點，測點水平間距不大于20m，測點不少于3個，采集原始數據。

（2）先行施工鉆孔防護樁及冠梁，施工完成后在冠梁上布設變形監測點，測點3個，采集原始數據。

（3）鋼板樁打設完成后，在鋼板樁頂面布設變形監測點，間距不大于20m，且基坑各邊的監測點不少于3個，采集原始數據。

分級開挖作業時開始對監測點監測，開挖期間每天一次，并將變形結果傳至工作群，由技術負責人分析后控制開挖進度，并決定是否對支護結構進行加強，開挖完成3d內數據穩定后3d一次，直至一級承臺澆筑完成。

3.3 鋼板樁插打

普通的做法是沿標記灰線插打鋼板樁，施作精度受操作人員影響較大；本項目做法是先行加工第一層圍囹，以第一層圍囹為導向架插打鋼板樁，及時因地質原因也會導致鋼板樁不順直，但不會出現較大偏差，同時避免了鋼板樁侵入承臺主體現象。

引孔處理后，利用高頻震動打拔樁機插打鋼板樁，鋼板樁打入深度14.5m，受制于打樁機動力因素，局部鋼板樁只能打入11～13m，依然不能滿足設計嵌固深度要求，本項目做法是待鋼板樁合攏后，利用25吊車配合90震動錘對未到位鋼板樁統一做二次打入，這樣利用液壓鉗式打拔樁機高效率特點和震動錘較大動力特點順利完成鋼板樁插打工序。

3.4 基坑開挖支護

根據基坑支護受力工況檢算書，開挖支護工序轉換過程如下：①圍護結構內土體開挖深度1.9m，安裝第一層內支撐；②開挖深度2.5m，安裝第二層內支撐；③開挖深度2.0m，安裝第三層內支撐；④開挖深度4.0m，澆筑封底混凝土。

基坑開挖前，將基坑四周1m范圍內原地面進行硬化處理，并做好背向基坑的排水坡度，防止雨水在鋼板樁根部滲透。

鋼板樁接頭均設置在內支撐節點位置，鋼圍囹加設時如有與鋼板樁不密貼的地方須用型鋼填塞縫隙，保證鋼板樁所承受土壓力盡量均勻傳遞至圍囹。

3.5 基坑封底

第三層內支撐至基底深度5m，本段鋼板樁受力最大，基底土質為粉砂巖層，干燥環境下強度較高，遇水則崩解，如基底軟化將導致鋼板樁嵌固深度不足，對整個基坑支撐體系受力產生不良影響，項目部制定50cm混凝土封底方案，可以將基坑內24根直徑1.5m樁頭連為一體，相當于在基底位置增加一道支撐保險，而基底位置坑內土體被動土壓力最大，由此可見，及時封底工作極為重要。

3.6 承臺澆筑

一級承臺的澆筑將使基坑坍塌風險基本消除，項目部集中組織勞動力在最短時間內完成一級承臺鋼筋施作，為節省模板安裝加固時間，鋼板樁支護邊線較承臺寬度外擴20cm，將鋼板樁作為承臺側模，但為防止承臺混凝土與鋼板樁直接接觸，鋼板樁拔除困難，采用硬塑泡沫板貼至鋼板樁面層進行隔離，鋼板樁相鄰環凹槽空隙采用土袋隨澆筑進度逐層填塞。

3.7 鋼板樁拔除

臨既有設施側鋼板樁拔除時須對管道和高速公路變形進行連續監測，為防止雨水侵入樁位縫隙導致后期周圍土體坍塌，拔除鋼板樁時，同步對樁位縫隙采用水沉細砂法進行填塞處理。

4 結論

（1）鋼板樁支護結構從受力上講沒有問題，設置鉆孔防護樁側鋼板樁變形明顯小于其他部位，說明鋼板樁防護變形相比于鉆孔防護樁稍差，但考慮到鉆孔防護樁支護結構成本明顯大于鋼板樁支護結構，如可以接受一定范圍變形值，可選擇鋼板樁支護方案。

（2）鋼板樁打拔機械最常用是高頻震動打樁機，作業效率較高，成本較低，但動力有限；而震動錘打設鋼板樁作業效率較低，機械動力較高；靜壓植樁機成本偏高，一般情況下不予采用。