張祥聰

(中鐵十八局集團(tuán) 建筑安裝工程有限公司，天津市 300308)

在復(fù)雜地質(zhì)條件下，受到地質(zhì)水文條件以及工程項(xiàng)目特點(diǎn)的影響，基坑支護(hù)和降水施工的難度也會(huì)隨之提升。鋼支撐、圍檁施工和錨桿支護(hù)等都是目前大型基坑支護(hù)中比較常用的支護(hù)方法，但在復(fù)雜地質(zhì)條件下，僅憑一種支護(hù)方法，可能無法滿足大型基坑施工的需求。采取鋼支撐及圍檁聯(lián)合的施工方法，可有效解決地下水對基坑支護(hù)造成的影響。再采用科學(xué)的降水施工技術(shù)措施，可為大型基坑施工營造一個(gè)無水或者是水盡量少的條件，從而更好地保證施工質(zhì)量?；诖?，結(jié)合工程實(shí)例，展開對復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下大型基坑支護(hù)與降水施工的研究。

1 工程概述

本工程位于仁昌路金鐘街片區(qū)綜合開發(fā)項(xiàng)目一區(qū)的西南角，錦繡麗城小區(qū)東南側(cè)。擬建仁昌路(誠盛道—誠潤道)段，沿道路自東北(誠潤道)向西南(誠盛道)新建一排2 600 mm雨水管道，管道長度284.6 m，設(shè)置6 口雨水井(即Yb1、Yb2、Yb3、Yb4、Yb5、Yb6)。本工程Yb1、Yb2、Yb3、Yb4、Yb5、Yb6之間管道明開槽坑，現(xiàn)狀地面標(biāo)高2.345～2.726 m，地面整平后標(biāo)高1.500 m，基坑深度約為5.57～6.54 m，基坑寬度5.84～7.34 m。案例工程施工范圍為Yb1—Yb6基坑降水及土方開挖區(qū)域。

2 地質(zhì)水文條件分析

2.1 工程地質(zhì)條件

工程區(qū)地處海河流域沖積平原地貌區(qū)，地勢平緩，總的趨勢由西北向東南傾斜。地貌單元屬濱海相沖積、海積低平原。土壤均為潮濕土，土層深厚，具有多異性特點(diǎn)。擬建場地位于天津市東麗區(qū)，場地現(xiàn)為施工便道和空地，地勢平坦。勘察期間測量勘探孔口高程為1.80～2.10 m，平均值為1.90 m。在垂直方向上，因時(shí)代及成因的不同，造成了該場地地基土在水平方向均有一定的差異性，部分層位水平方向巖性略有差異。本工程地基土為人工填土層、④1 黏土層、⑥1 粉土層以及⑥2 淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層，土質(zhì)不均勻。

2.2 工程水文條件

根據(jù)本次勘察資料綜合分析，該場地對本工程有直接影響的淺層地下水屬孔隙潛水類型。其孔隙潛水主要賦存于①填土、④黏性土、⑥粉土及黏性土層中，⑦黏性土為相對隔水底板。天津地區(qū)多年的年平均降水量約為600 mm，年變化幅度多年平均值為0.80 m。年降水量主要集中在7—9月，占全年降水量的70%～80%，年最高水位期出現(xiàn)在8—9月，年最低水位期出現(xiàn)在4—6月，年水位平均變幅值為0.8～1.2 m。

3 鋼支撐及圍檁聯(lián)合基坑支護(hù)施工的方法

3.1 架設(shè)圍檁

架設(shè)圍檁是本工程基坑支護(hù)的第一步，也是比較重要的一步，本工程鋼支撐間距為3.4 m，圍檁選擇了雙拼40b工字鋼，鋼支撐為φ299，t=14 mm鋼管撐(見圖2)。架設(shè)圍檁時(shí)，先按照設(shè)計(jì)圖紙的需求，焊接托架，然后在托架之上，焊接鋼板樁腰梁。腰梁焊接完成之后，需要做好檢查工作，保證每個(gè)鋼板樁受力均勻，發(fā)現(xiàn)不均勻受力及時(shí)調(diào)整。腰梁和鋼板樁之間的空隙寬度不能超過10 cm。當(dāng)腰梁安裝定位完成之后，采用強(qiáng)度不低于C30的細(xì)石混凝土填充密實(shí)，為下一步施工營造良好的條件[1]。

圖1 圍檁節(jié)點(diǎn)大樣圖

3.2 支撐施工

當(dāng)腰梁施工完成之后，及時(shí)通過吊車吊運(yùn)的方法，將支撐整體吊裝就位。就位之后及時(shí)將支撐和腰梁焊接成一個(gè)整體,拉森鋼板樁支護(hù)剖面圖見圖2。本工程深基坑施工中，回填頂面標(biāo)高不能低于支撐中心標(biāo)高50 cm以下，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分層回填壓實(shí)，每層回填的厚度不應(yīng)低于95%，然后再緩慢地拆除鋼支撐。在鋼支撐拆除過程中，為避免破壞基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和牢固性，先用吊車固定好支撐，隨后切除和鋼板樁之間的連接，最后緩慢吊出基坑。

圖2 拉森鋼板樁支護(hù)橫剖面示意圖

在鋼管樁支撐腰梁施工中，為解決復(fù)雜地質(zhì)條件對基坑穩(wěn)定性造成的影響，鋼材的牌號不能低于Q235B，焊條要選擇E43型號的焊條[2]。鋼板樁樁體在施工之前需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)直處理，不能存在缺損、變形等問題。鋼支撐安裝的允許偏差見表1。

表1 鋼支撐安裝的允許偏差表

3.3 鋼圍檁、鋼支撐防脫落措施

在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下大型基坑支護(hù)中，鋼圍檁、鋼支撐施工時(shí)影響施工質(zhì)量的因素比較多，鋼圍檁、鋼支撐有發(fā)生脫落的可能。比如鋼圍檁通常直接放置在托架之上，安裝和拆除都會(huì)引起鋼圍檁發(fā)生滑落[3]。此外，復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下大型基坑支護(hù)周期比較長，鋼圍檁和鋼支撐聯(lián)合支護(hù)體系長時(shí)間暴露在空氣中，會(huì)造成意外施工機(jī)械以及其他重物墜落到槽體中，引起支撐體系墜落，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起一系列的連鎖反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致支撐體系發(fā)生坍塌等事故。為解決這些問題，在鋼圍檁聯(lián)合鋼支撐基坑支護(hù)施工中，需要采取以下措施來避免鋼圍檁、鋼支撐發(fā)生脫落問題。一是在進(jìn)行鋼圍檁安裝和拆除之前，要先用吊車鋼絲繩扣緊鋼圍堰，然后由人工完成安裝和拆除?？蛇x擇通長為L100×10的角鋼頂住鋼圍檁，再將其焊接到托架之上，以保證鋼圍檁的穩(wěn)定性[4]。這種方法能夠有效避免鋼圍檁發(fā)生滑落問題。二是在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下大型基坑開挖時(shí)，每層土方開挖的深度應(yīng)為鋼支撐以下50 cm，在鋼支撐下方墊上枕木等的鋼支撐相關(guān)構(gòu)件在基坑支護(hù)全部安裝完成之后再及時(shí)撤除。三是在鋼支撐的端頭和鋼圍檁的接頭位置需要設(shè)置一塊掛板。采用厚度為16 mm的鋼板和鋼支撐、鋼圍檁焊接成一個(gè)整體，提升復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下大型基坑支護(hù)的穩(wěn)定性和牢固性，為后續(xù)工程項(xiàng)目的施工營造安全的環(huán)境[5]。

4 降水施工的目的和技術(shù)措施

4.1 降水施工的目的

在地處復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下，基坑降水施工的主要目的體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是通過基坑降水將基坑中的水位控制到基坑1.0 m以下的距離，以降低基坑中土體的含水量，便于基坑挖掘和后期基坑內(nèi)的施工，提升基坑內(nèi)土體邊坡的穩(wěn)定性，防止基坑內(nèi)部發(fā)生土體滑坡問題；二是通過基坑降水，減少因?yàn)榻邓鸬牡乇沓两祮栴}。

4.2 合理確定降水井的結(jié)構(gòu)和數(shù)量

在案例工程基坑降水施工中，選擇了大口徑井降水施工技術(shù)，直徑為800 mm，井管為φ500 mm無砂水泥管，井深基底以下4 m，沿著基坑單排布置，間距達(dá)到20 m[6]?；油庥^測井結(jié)構(gòu)和降水井相同，井深基底4 m以下，相互之間的距離控制在50 m左右。井底到地面位置回填上級配良好的砂石濾料，濾料直徑控制在2～4 mm，濾料頂至自然地面選用黏土封孔，而觀測井成井要求同降水井[7]。在降水施工中，單井用水量計(jì)算如下：

(1)

式(1)中:q—單井的出水量,m3/d；

d—濾管的直徑，本工程取值為0.1 m;

l—濾管的長度，取值為1.0 m;

k—滲透系數(shù)，k=27 m/d。

將這些數(shù)值代入此公式中，得出q=62.3 m3/d。

總涌水量Q的計(jì)算如下：

(2)

式(2)中：Q—井點(diǎn)系統(tǒng)總涌水量，m3/d；

K—滲透系數(shù)，取值為27 m/d；

H—含水層的厚度，本工程取值為10 m；

S—水位降低值半徑，本工程取值為4 m；

X0—基坑下降半徑，取值為52.02 m。

將這些數(shù)值代入到上述公式中，可知總涌水量為6 026 m3/d。

4.3 降水系統(tǒng)布置

距基坑開挖邊線0.5 m處修筑擋水臺0.1 m×0.2 m，基坑隨開挖在坑內(nèi)修筑排水盲溝，盲溝尺寸0.3 m×0.3 m，盲溝位于基坑中部位置。盲溝與降水井相連，每座降水井配置一座工具式集水箱，儲(chǔ)量約2 m3，放置于施工路旁，坑內(nèi)水經(jīng)降水井抽入集水箱后，經(jīng)三級沉淀最終排入現(xiàn)狀污水管道[8]。本工程降水系統(tǒng)布置圖見圖3。

圖3 降水系統(tǒng)布置圖

4.4 降水施工和封井

在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下大型基坑施工是為基坑開挖提供服務(wù)的，在具體施工中，需要嚴(yán)格堅(jiān)持分層降水、按需降水的原則，在保證開挖要求的基礎(chǔ)上，盡量少抽地下水[9]。在降水運(yùn)行之前，必須對基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)全部支護(hù)和封閉完成，否則降水會(huì)對周圍環(huán)境造成較大影響。要嚴(yán)格按照開挖工況，做好提前抽水工作，盡量將水位控制在開挖面以下約1.0 m的范圍中，降水運(yùn)行階段需要有足夠備用水泵，以解決突發(fā)涌水問題。

4.5 封 井

當(dāng)排水管施工完成之后，具備基坑回填條件時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行封井操作，盡量將基坑底部以上井管全部剔除，并在井內(nèi)回填上優(yōu)質(zhì)黏土，到井管口以下約0.5 m的位置，等水量明顯減少之后，用素混凝土回填剩余的0.5 m井管到井管口的位置[10]。管道施工結(jié)束之后，坑外井要及時(shí)進(jìn)行封井處理。井內(nèi)回填黏土到井管口以下2 m的位置，再回填素混凝土，井管口用鋼板焊接封牢，具體的施工示意圖見圖4。

圖4 坑外井封井示意圖

5 結(jié) 語

綜上所述，復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下大型基坑支護(hù)與降水施工難度大，施工精度要求比較高，僅憑單一的基坑支護(hù)方法，可能無法滿足施工要求。采取鋼支撐及圍檁聯(lián)合基坑支護(hù)施工的方法，并做好降水施工，才能最大限度保證施工質(zhì)量。尤其是在降水施工中，所有降水井均應(yīng)在圍護(hù)閉合才能施工。在降水井施工時(shí)，靠近支撐部位的坑內(nèi)的降水井，應(yīng)盡量靠近混凝土支撐的格構(gòu)柱，避免后續(xù)基坑開挖過程中的碰撞，便于后期工序順利進(jìn)行。