淺析管道工程管槽基坑穩(wěn)定性控制

姜聰宇，李杰，王孫龍

（1.中交上航局航道建設(shè)有限公司，浙江 寧波 315200；2.杭州市農(nóng)村水利管理總站，浙江 杭州 310016）

淺析管道工程管槽基坑穩(wěn)定性控制

姜聰宇1，李杰1，王孫龍2

（1.中交上航局航道建設(shè)有限公司，浙江 寧波 315200；2.杭州市農(nóng)村水利管理總站，浙江 杭州 310016）

結(jié)合工程實踐，分析槽鋼鋼板樁支護、拉森鋼板樁支護和井點降水3種方法在管道工程管槽基坑穩(wěn)定性控制中的優(yōu)勢劣勢，在不同條件下選擇合適的方法，結(jié)合基坑排水、工藝流程改善和現(xiàn)場管理，確保管槽基坑的穩(wěn)定并取得良好的經(jīng)濟效益。

基坑穩(wěn)定；鋼板樁；井點降水；基坑排水

1 工程概況

為滿足溫州某墾區(qū) “邊吹填、邊處理、邊建設(shè)、邊出讓土地”的要求，實現(xiàn)2013年6月份形成地塊“口”字形施工便道路網(wǎng)目標，建設(shè)單位在原墾區(qū)吹填及軟基處理工程基礎(chǔ)上增加了部分市政道路工程施工任務(wù)。

本工程包含一條城市支路緯六支路，道路面層施工前需埋設(shè)排水管道，包括雨、污水管道及雨、污水檢查井、排放口等。緯六支路原地面標高平均為+4.3m，排水管道管槽基坑開挖深度多在 4m左右，基坑底寬基本在4m以上，開挖深，寬度大，做好基坑穩(wěn)定質(zhì)量控制有著十分重要的意義。

2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)

2.1 工程地質(zhì)

根據(jù)勘察揭露的地層情況，可將場地在勘察深度范圍以內(nèi)地基土按其物理力學性質(zhì)、巖性特征、埋藏分布規(guī)律自上而下劃分為3個工程地質(zhì)層，部分地質(zhì)層又各細分若干亞層。地層自上而下具體特征詳述如下。

2.1.1 ①1層素填土

淺灰色，松散狀，主要由碎石、礫石組成，含少量粘性土與砂。粗顆粒粒徑一般為50～100mm居多，含量一般占 70%～90%。為一年前新近人工堆積填土，結(jié)構(gòu)疏松，未經(jīng)壓密處理。俗稱礦碴、山皮石土。

全場均有分布，直接分布于地表，厚度 0.20～1.10m。

2.1.2 ①2層素填土

淺灰、淺灰黃色，松散狀。主要由粉砂、細砂組成，含粘性土、淤泥等。為一年前由人工充填堤心砂，經(jīng)無紡布袋裝堆積而成，中部、底部鋪墊有編織袋等。

全場均有分布，直接堆積于原始地面，層頂埋深0.20～1.10m，厚度1.70～3.60m。

2.1.3 ②1層含砂淤泥

灰色，流塑狀為主，高壓縮性。刀切面平整-粗糙。含少量貝殼、炭化植物碎屑，有腐臭味。粉細砂呈薄層、團塊狀斷續(xù)分布，含量一般10%～20%，土質(zhì)均一性較差。

全場均有分布，層頂埋深 2.30～4.20m，厚度8.90～12.20m。

2.1.4 ②2層淤泥（夾砂）

灰色，流塑狀，高壓縮性。刀切面平整。含少量粉細砂、貝殼、炭化植物碎屑，局部粉細砂含量稍多，呈團塊狀，有腐臭味。

全場均有分布，層頂埋深 11.60～16.60m，厚度13.60～16.80m。

2.1.5 ③層粉質(zhì)粘土

灰色，軟塑狀，高-中壓縮性，含少量粉砂、粉粒、粉質(zhì)團塊、炭化物。刀切面平整。局部為粘土。

大部鉆孔揭露，層頂埋深 28.30～29.90m，厚度為10.20～11.90m。

2.2 水文地質(zhì)

擬建場地內(nèi)地下水主要為賦存于上部素填土、淤泥類土與粘性土中的孔隙潛水，賦存介質(zhì)主要為粘性土、淤泥，水位埋藏淺，水量較小，主要接受大氣降水補給和地表水體側(cè)方補給，以蒸發(fā)排泄為主。場地地下水位具有明顯季節(jié)相關(guān)性，勘察期間鉆孔中初見水位埋深為 2.60～3.40m，地下水穩(wěn)定水位埋深為1.90～2.30m，水位高程為1.89～2.09m，受季節(jié)性影響較大，水位變幅一般小于2m。

3 工程前期調(diào)查

施工正值梅雨季節(jié)，降雨頻繁，降雨量大，地表水和地下水豐富，對施工和邊坡穩(wěn)定會造成一定影響。

緯六支路排水管道采用開挖明槽埋管施工方法，開挖深度大，寬度大。緯六支路原地面標高平均為+4.3m，排水管道管槽基坑開挖深度多在 4m左右，尤其是在東側(cè)，原地面最低，開挖也最深。基坑底寬基本在4m以上。

緯六支路為東西向道路，北側(cè)為水塘，南側(cè)為軟基處理地塊區(qū)，兩側(cè)均無法為設(shè)備、車輛提供通行、施工條件，施工作業(yè)面小。

插打鋼板樁需專業(yè)插打設(shè)備，效率較低，但因施工現(xiàn)場作業(yè)面小，無法進場大量設(shè)備。

排水管道工程位于緯六支路道路中心線南側(cè)，基坑開挖幾乎涵蓋整條緯六支路。由于工期緊，緯六支路一邊進行超載預(yù)壓卸載、一邊進行管道基坑開挖，同時建設(shè)單位還安排了廠房區(qū)地基回填，多項工程交叉施工，大型運輸車頻繁行駛，對施工有嚴重影響，也帶來安全隱患。

緯六支路超載預(yù)壓需到 3月初方可卸載，而 6月底需具備通車條件，平常至少需要6個月才能完成的工程現(xiàn)在要求在3個多月內(nèi)完成，考慮到后續(xù)道路面層施工，再加上梅雨季節(jié)及臺風季節(jié)的影響，排水管道的施工時間不足 2個月。而整條管道施工長近1600m，工程量大，作業(yè)面小，邊卸載邊開挖就需對進廠設(shè)備車輛做好統(tǒng)籌規(guī)劃安排，提高工作效率。

4 對策制定、實施與效果

針對調(diào)查結(jié)果，項目部經(jīng)研究商討決定，采用槽鋼鋼板樁支護、拉森鋼板樁支護和井點降水法3種措施確?；拥姆€(wěn)定，并做好排水工作；同時改善工藝流程，做到同步施工，在有限的空間里增加工作面，提高設(shè)備利用率，為基坑的順利施工創(chuàng)造最優(yōu)條件。

4.1 鋼板樁支護

設(shè)計要求，開槽埋管施工，開槽深度≤2.5m時，采用放坡大開挖或者橫列板加支撐；2.5m＜開槽深度≤4.0m時，溝槽兩側(cè)必須打鋼板樁；當開槽深度＞4.0m時，溝槽兩側(cè)必須打拉森鋼板樁。項目部根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況，選擇打插8m長槽鋼鋼板樁和9 m長拉森鋼板樁支護。

施工前，對鋼板樁外觀進行檢驗，不符合要求的須進行矯正，以減少插打的難度。外觀檢驗包括表面缺陷、長度、寬度、厚度、平直度等內(nèi)容。

施工過程中，支護鋼板樁的平面布置形狀盡量平直整齊。插打過程中隨時測量監(jiān)控每根鋼板樁的斜度，每根樁的斜度不應(yīng)超過2%，當偏斜過大不能用拉齊方法調(diào)正時，拔起重打。

圖1 槽鋼鋼板樁和拉森鋼板樁施工示意圖

實際施工過程中，插打拉森鋼板樁的地方情況良好，而在插打槽鋼鋼板樁的地方有土質(zhì)疏松的情況發(fā)生。結(jié)合原軟基處理工程北側(cè)堤袋裝砂圍堰圖紙和相關(guān)測量資料發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)該情況的都是砂層較厚的區(qū)域，雖然開槽深度≤4.0m，但槽鋼鋼板樁不能滿足現(xiàn)在的施工環(huán)境；而拉森鋼板樁采用密排咬口式布置，止水性較好，可以更有效地防止側(cè)面流砂，已經(jīng)插打的區(qū)域就證明了這一點。因此，經(jīng)項目部討論決定，對于砂層厚、未進行槽鋼鋼板樁支護的區(qū)域改用拉森鋼板樁支護。

實施效果：改插拉森鋼板樁后，開挖過程中滲水滲砂情況得到很大改善。

4.2 井點降水法

據(jù)現(xiàn)場實際開挖地下水位埋藏較淺，1.6m處見地下水，主要原因為墾區(qū)北片尚未進行圍墾，魚塘內(nèi)積水較深。且進入雨季，地下水位不斷上升，土內(nèi)含水較多。這種施工條件給管槽開挖施工帶來很大的困難，特別是靠東側(cè)砂基礎(chǔ)較厚，單純采用槽鋼支護進行開挖容易產(chǎn)生流砂，而全部拔出改插拉森鋼板樁則太費時費力，效率太低。針對這個情況，經(jīng)過專項討論、現(xiàn)場試驗，項目部決定采用井點降水法。

井點降水法，是人工降低地下水位的一種方法，能疏干基土中的水分，促使土體固結(jié)，提高土層物理性能，增大內(nèi)摩擦角，提高地基強度；同時可以減少土坡土體側(cè)向位移與沉降，穩(wěn)定邊坡，消除流砂，減少基底土的隆起，使位于天然地下水以下的地基與基礎(chǔ)工程施工能避免地下水的影響，提供比較干的施工條件，提高工程質(zhì)量和保證施工安全。

本工程采用的是輕型井點降水法，開挖前在基坑兩側(cè)鋼板樁外圍埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管，利用抽水泵持續(xù)抽水，降低濾水管附近土壤的地下水，從而降低鋼板樁外部水位，使管槽基坑開挖的土始終保持比較干燥的狀態(tài)，降低鋼板樁圍堰外部主動土壓力，增加鋼板樁的穩(wěn)定性與安全性。

實施效果：采用輕型井點降水法有效減少了流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生，配合槽鋼支護，相較于改插拉森鋼板樁的施工方案，既縮短工期又節(jié)約成本。

4.3 基坑排水

鑒于春季降雨頻繁、降雨量大，本工程采用止水、導水、排水施工技術(shù)措施來保證工程施工順利進行。沿基坑頂部兩側(cè)設(shè)截水明溝，防止地表水流入基坑。沿基坑坑底的兩側(cè)挖排水溝進行基坑內(nèi)導水，排水溝緊貼鋼板樁，坡度為0.5%，集水井每隔30m左右設(shè)置1個，集水井的直徑為0.8m，深度隨挖土的加深適當設(shè)置，基坑內(nèi)地下水流入集水井內(nèi)后用水泵抽出排向緯六支路北側(cè)。

實施效果：基坑頂部截水明溝在雨天有效防止了路面積水流入基坑；基坑坑底排水溝不僅能在雨天發(fā)揮作用，平時也能有效地對地下滲水進行匯聚和排出。

4.4 卸載、開槽、埋管同步施工

緯六支路管道工程量大，作業(yè)面小，如果整條路都按照卸載、開槽、放管、回填一個步驟一個步驟地施工的話是不可能按時完成的，同時也存在安全隱患。

經(jīng)討論決定，一邊卸載一邊開槽一邊放管一邊回填，四道工序同步進行。緯六支路超載預(yù)壓卸載出一定工作面后，馬上安排打樁機進場插打鋼板樁；插打一段距離后便安排挖機進行基坑開挖，同時安排相關(guān)材料進場，將該路段所需型號管材就近堆放在基坑旁；基坑開挖出一定工作面后便進行排水管道相關(guān)工藝施工，完成后馬上回填。天氣狀況良好時加快卸載和開槽進度，遇上雨天則進行材料加工，合理安排工序，做到不怠工不誤工。

實施效果：同步施工使現(xiàn)場資源得到了合理運用，大大縮短了施工工期；同時，減少基坑暴露時間使環(huán)境因素對基坑的影響降至最低，避免基坑因長期暴露而發(fā)生不穩(wěn)定的情況。

4.5 增加工作面、設(shè)定機械設(shè)備來往路線

緯六支路只有東、西2個出入口，而基坑開挖幾乎涵蓋整條緯六支路，為解決緯六支路超載預(yù)壓卸載、管槽基坑開挖和廠房區(qū)地基回填的交叉施工，項目部對往來機械設(shè)備進行了統(tǒng)籌規(guī)劃。

排水管道位于緯六支路道路中心線南側(cè)，因此將道路中心線北側(cè)作為材料運輸及現(xiàn)場機械設(shè)備的工作通道。管槽基坑開挖工程沿管道線性延伸，長約1600m，根據(jù)不同開挖深度及支護形式，分段施工。共安排3個作業(yè)面，東側(cè)1個，中間1個往兩頭延伸，平行組織流水作業(yè)。卸載土方轉(zhuǎn)運車輛按照項目部指定路線進出。因為需進行地基回填的廠房區(qū)位于緯六支路南側(cè)，分段施工也為廠房區(qū)的地基回填土方運輸車保留了進出口。

實施效果：工作面的增加提高了現(xiàn)場資源的利用率，進出路線的安排確保了車輛設(shè)備的有序運行，這都間接地確保了基坑的順利施工和穩(wěn)定控制。

5 總 結(jié)

由于項目部在施工前和施工過程中對于可能出現(xiàn)和已出現(xiàn)的困難與問題把握準確，措施得當，施工期間管槽基坑邊坡未發(fā)生塌落、滑移等質(zhì)量情況，在做好質(zhì)量控制的同時，既縮短了工期又節(jié)約了成本。

兩種鋼板樁支護方法中，槽鋼鋼板樁插拔速度較快，利用率較高，而拉森鋼板樁支護效果較好。在槽鋼鋼板樁支護不能滿足現(xiàn)場施工條件的時候，選擇井點降水法加以配合，可有效提高基坑的穩(wěn)定性。通過對 3種方法的利弊分析，和在不同環(huán)境中的合理運用，確保了管道工程管槽基坑的穩(wěn)定，為后續(xù)工藝施工的順利進行提供了有力保障。而同步施工和統(tǒng)籌安排工作面的措施不僅確保了工期，也間接提高了基坑施工的安全與穩(wěn)定。

［1］張繼林.鋼板樁支護在臨近既有線深基坑支護中的應(yīng)用［J］.科學之友，2010，（4）：30-33.

［2］喬希琳，藍秋文.拉森鋼板樁的推廣應(yīng)用［J］.山西建筑，2009，35（19）：126-127.

TU473.2

B

1007-7359（2016）02-0129-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.02.044

姜聰宇（1989-），男，浙江瑞安人，本科，助理工程師，主要從事施工管理工作。