基于工程實例的海堤開挖及深基坑施工方案分析

項 群

(溫州宏源建設集團有限公司，浙江 溫州 325000)

1 工程概況

某工程位于海域，周邊設有燈塔、碼頭等建筑設施，多年來臺風、暴潮的侵蝕，導致其整體外觀以及質量已經無法為當地的經濟發展提供支持，同時也無法保障周邊居民的生命安全。建設海堤的工程主要作用即是防潮、防浪亦或是消浪，海堤的存在不僅能夠有效阻止海浪、海水漲潮等對沿海區域的侵害，還可以有效緩解沿海城市經濟發展需求與土地資源有限之間的矛盾。該工程深基坑開挖面積約6.5萬m2，深度在15 m左右，基坑底面與海域底面基本保持一致。工程所在場地基坑底層下方遍布海沖積層，土質多為砂質黏土層以及粗礫砂層。下方布有一層平均厚度在6 m左右的海域與陸地相互沖擊的淤積物質，狀態類似軟塑，有一定建設難度[1]。圖1為本工程海堤斷面圖。

圖1 海堤斷面圖(單位：mm)

2 海堤施工方案分析

海堤建設采用了內層砂袋堤結合外側拋石的建設結構。其中，海堤內層所選用的砂袋為多層吹填砂袋，為地下的維護結構預留了足量的施工空間，并且內側砂袋還可以作為海堤維護結構的反壓土體。迎海一側的砂袋基本保持直立，其深基坑側坡比值保持在1∶1至1∶1.5之間。當內側分層吹填砂袋的厚度達到一定程度后便可以外側的拋填二片石保護層。外層拋石的水下拋石以及陸面拋石比例約為1∶1.5。具體施工工序過程可參考圖2。需注意的是，因實際工程建設環境較為復雜，存在一定不可控因素，因而相關施工人員可以依照實際建設情況，酌情重復“吹填砂袋”以及“鋪設二片石反濾層，吹填提心砂”這兩道工序。

圖2 海堤施工過程工序

3 基坑支護方案

工程深基坑支護方案選擇以中心島+周邊半逆作法方案，其中地下連續墻的厚度應保持在1 m以上，嵌固深度保持在13 m左右。施工人員應在工程正式開始之前到施工場地進行詳細勘察，依照具體情況靈活調整施工方案，明確施工工序。同時，施工期間應該加強對抽排水設施的關注，并實時掌握天氣情況，如遇強降雨天氣，應提前做好抽排水設施的檢查工作以及對其他露天裝置、設備、建筑的遮蓋工作[2]。

3.1 施工基本工序

第一步：工程選用旋挖干成孔作業施工，因而在正式施工之前應先對施工場地進行整理作業，清除垃圾。與海堤頂部以及地下連續墻進行排水作業，應抽水至基坑底，同時利用墻前反壓體的作用力保證地下連續墻的穩定性，開展工程樁作業以及中心島主體建筑結構的建設，以施工地表層的樓板為支撐。

第二步：完成水泥土攪拌樁的施工，確認無誤之后方可進行后續施工。

第三步：為后續施工預留空間，開挖一層反壓土體。

第四步：每完成一層反壓土的開挖后，應完成預留區域內地下室底板的建設工作，直至深基坑開挖工程到底。

第五步：完成地下室底板的建設工作以及地下室挖側墻的建設工作。

3.2 基坑各個階段圍護結構以及支撐方案

基坑抽排水的階段中應利用海堤內側的吹填砂袋作為整體海堤的反壓土結構，以滿足海堤、深基坑的穩定需求。同時，需要相關的施工人員加強對邊坡變形程度的實時監測，以保證其變形程度能夠始終控制在預期合理的范圍之內。其中工程的主體結構應該分成兩個階段完成建設，中跨結構作為中心島，利用明挖順作作業方式，雙側應跨越主體結構采用蓋瓦逆作作業方式完成建設[3]。

3.3 定位線放置

以結構準確的灰線作為本次打樁的方向線，依照方向線的距離在其外側挖出寬0.8 m深度為0.5 m的溝槽。需要在溝槽的兩端利用木樁引出定位線，由此來幫助施工人員在完成作業的過程中能夠隨時進行檢驗，以保證以能夠將樁打在同一條直線上，為后續的圍檁、支撐等工序奠定基礎。

3.4 鋼板樁打入

依照工程的具體要求選擇鋼板樁的尺寸以及機械性能，同時也可以有施工人員自行結合施工情況去對鋼板樁進行一定的改良與優化。但需要注意的是，在進行搬運、儲存、起吊經過了調整、焊接過后的鋼板樁時應加以防范，以免受到重力抑或是而導致鋼板樁出現變形、摩擦損壞等不良情況的發生。

鋼板樁打入之前應將其放置在挖掘機附近，在挖掘機將鋼板樁吊到灰線上方時，需要借助人工的力量去核對位置、調整方向，隨后將其插入土體之內。同時為了有效防止鋼板樁自然跟進等不良情況的發生，需要工作人員將第一根鋼柱的高度維持在高出地面1 m左右的距離，后續鋼板樁在打樁之前要與前一根鋼板進行焊接，以互相的牽制力阻止其自然跟進。應注意的是，該環節所開展的焊接應為臨時焊接，可以利用鋼筋等工地中常見的物品作為焊接材料。并且，在進行打鋼板樁的過程中應該要及時檢查其平面位置是否在規定位置上，其樁身是否與平面保持垂直，一旦發生傾斜或是錯位的情況應及時糾正或重新打樁。也要時刻注意工作人員的人身安全，避免對后續工程造成影響[4]。

3.5 深井降水施工方案

正式施工開始之前應進行抽水試驗，以確定海陸沖積淤泥層土質的滲透系數為k值，滲透系數的計算公式(1)[5]如下：

(1)

式中：Q為總涌水量，L/(s·m)；R為抽水影響半徑，m；r為抽水孔半徑，m；Ha為含水層深度，m；ha為含水層連帶底部直至抽水穩定后的高度，m。

利用直徑為0.4 m，長4.0 m的鋼筋管為深井管，其中頂端一節無須打孔，剩余管節依次打孔。在每一個深水井管底往上約1.0～1.5 m處安裝潛水泵，在管井抽水的最低水位吸水管下方安置逆止閥[6]。

井管下入之后應及時填充中粗砂礫直至距離自然地面1.0 m，其中上部分應利用黏土分層回填并且搗實。利用空壓機與潛水泵共同作用完成對深水井的清洗，直至吸出清水為止。下方設置水泵，水泵的出水管應該與集水管相連接，以便能夠順利、暢通地完成抽水工作。基坑護坡應設有厚度約為8 cm的C10素混凝土面層，以防止基坑滲水、漏水等情況的發生。待抽水完成之后便可以完成降水作業，利用細砂石亦或是土對井水管撤離過后的空洞進行回填。

在基坑開挖以及施工人員在完成基礎作業的過程中，需要確保基坑不會發生滲水、漏水等情況，應在保障施工人員充分休息的基礎上安排輪班抽水班組，以完成24 h不間斷的抽水工作。

3.6 基坑監測方案

針對海堤工程的深基坑監測可以分為對深基坑內外的觀察、邊坡變形情況、基坑地表周邊沉降情況、地下水位置等多種檢查方式。具體可參考表1。

表1 基坑監測

4 反壓土的設計方案

抽排水作業完成后，地下連續墻以及反壓土體會受到地下水以及海堤填石土體帶來的雙重壓力。墻體前部反壓土的設計能夠極大程度地保障工程整體的質量、安全與經濟效益。墻前反壓體的作用不僅在于保障海堤整體的穩定性，同樣能夠保障地下連續墻的變形程度與內力始終保持在可接受的范圍之內。其次，在過于保守的情況下，無論是前期的回填以及后期的挖方量都存在明顯的上漲，對整體工程的經濟性亦存在積極影響。

設計方案應用了吹填沙袋作為本次工程的反壓土體，其總體高度15 m，上半部分高為10 m，頂寬約為8 m，坡比在1∶1左右。下部分坡高為5 m，坡比1∶1.5左右，整體邊坡之間的平臺寬5 m。

5 基坑安全防護措施

當工程中出現深度超過1.5 m的溝槽、基坑時，需要搭建足以支撐工人往來、運輸物資等上下坡道，同時為避免滑倒、踩踏等事件的發生，坡道抑或是爬梯的坡度不宜超過30°，并要在其左右設置防護欄。針對爬梯、護欄等的選材也應挑選如鋼管、鋼材等高質量的材料。

工程中一旦出現深度超過2 m的坑、溝槽時，就應該在其周邊設置護身欄，其與地面的高度應該保持在0.5 m以及1.2 m，利用密目網對其進行封閉，抑或是在欄桿上繪制黑黃油漆等顯眼的標志。

基坑、溝槽1 m內的范圍中不得堆放工程廢料、土料、鋼筋等，同時也不能長時間停放中、大型的機械器具以及車輛，避免滑落坑底對工作人員造成傷害。溝槽、基坑必須與建筑物、大型建筑結構保持1.5 m以上的距離。

6 驗收方案

6.1 基坑支護控制要點質量驗收標準

首先，鋼板支撐安裝之前必須在基坑的外側開展打設工程，保證兩端的支點與中心的偏離距離不超過20 mm，安裝過后的總體的偏心距離不應大于50 mm。

其次，土方開挖至設計位置后應該要及時安裝橫撐，其高程偏差與水平偏差不應超過±50 mm以及±100 mm的標準，橫撐之上也不允許堆放如大量鋼筋、工程廢料等重物，一旦發現了橫撐變形、受損等情況須及時處理，不得耽誤。

6.2 鋼板樁質量標準

為最大程度地保障海堤與基坑工程的有序進行，鋼板樁的質量應符合表2規定。

表2 鋼板樁打設要求標準 mm

相關采購人員以及施工人員應嚴格地依照標準選取鋼板樁，以免對整體工程的質量、效率與安全性造成惡劣影響。

7 結 語

海堤開挖與深基坑建設工程中的工程質量與安全問題是整體工程中最為重要的環節與內容。這就要求相關工程建設人員在施工過程中必須嚴格地按照相關標準與施工制度完成建設，切勿偷工減料，以防止在工程建設階段抑或是海堤后期投入使用階段出現質量與安全問題。本文基于某海堤建設工程實例出發，進一步證實了“外側拋石+內部沙袋填充”的復合式結構方案的可行性。但考慮海堤建設作業環境的特殊性與復雜性，對工程本身的效率以及施工人員的生命安全等方面皆具有一定的不穩定性，因而針對諸如沙袋保護、地下連續墻施工、工程安全保障體系、工程質量保障體系等技術、管理層面的問題還需進行持續性的研究。