高寒地區(qū)深基坑支護(hù)施工技術(shù)

單洪峰 中國石油工程建設(shè)有限公司AGPP項(xiàng)目部施工部副經(jīng)理

作為建筑行業(yè)各區(qū)域施工體系的重點(diǎn)和難點(diǎn)部分，深基坑施工所涉及的施工項(xiàng)目多種多樣。其支護(hù)施工技術(shù)能適應(yīng)十分惡劣的施工地質(zhì)與環(huán)境條件，同時(shí)能滿足多種類型施工項(xiàng)目對(duì)于施工技術(shù)的要求，對(duì)于建筑施工項(xiàng)目整體施工安全系數(shù)和完工質(zhì)量有著較為可觀的保障作用。

1 俄羅斯高寒地區(qū)深基坑支護(hù)施工難點(diǎn)

1.1 全年溫差過大

俄羅斯高寒地區(qū)年氣溫溫差較大，冬季可低至-70 ℃，夏季溫度可高達(dá)27 ℃。因此，大部分地區(qū)深基坑支護(hù)施工時(shí)間的安排較為重要，需要充分考慮俄羅斯高寒地區(qū)的氣候條件及氣候條件對(duì)于環(huán)境與地質(zhì)帶來的長期和短期影響。一般施工人員應(yīng)在冬季完成施工的前期準(zhǔn)備和樁基等施工任務(wù)，而后在氣溫逐漸回升時(shí)全面開展深基坑施工的各項(xiàng)工序與施工任務(wù)。

1.2 施工環(huán)境惡劣

在深基坑支護(hù)施工過程中，過低的氣溫也會(huì)對(duì)施工人員的施工狀態(tài)和施工難度產(chǎn)生較大的影響，而且施工人員的施工環(huán)境長期處于較為危險(xiǎn)的地質(zhì)狀態(tài)下。這就要求施工隊(duì)伍搭建完善的施工防護(hù)體系與機(jī)制，否則會(huì)對(duì)工程的整體進(jìn)度甚至施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大威脅。同時(shí)，多變的環(huán)境條件和地質(zhì)因素也會(huì)給各個(gè)施工環(huán)節(jié)帶來過多的不確定性因素，從而影響深機(jī)坑施工技術(shù)作用的實(shí)際發(fā)揮和工程進(jìn)度的整體推進(jìn)。

1.3 深基坑深度逐步增加

由于俄羅斯地區(qū)各區(qū)域地質(zhì)條件和溫濕度的特殊性，俄羅斯地區(qū)所需開發(fā)的深基坑區(qū)域通常為深度較大的項(xiàng)目類型，同時(shí)未來也需開發(fā)部分沙漠林地和戈壁等不適宜人類居住的土地。這就意味著其深基坑的深度將會(huì)持續(xù)上升，在一定程度上直接增加了深基坑施工的難度[1]。

2 俄羅斯高寒地區(qū)深基坑支護(hù)施工作業(yè)平臺(tái)建設(shè)

由于俄羅斯地區(qū)大部分河流的支流較多，河流主河槽的水位通常較深，其他部位的水位一般較淺，主河槽水位最高時(shí)可達(dá)7.16 m，因此深基坑支護(hù)施工的作業(yè)平臺(tái)應(yīng)保證高出枯水期一定距離，以此來充分保障整體施工的安全性與順利性。

在河道不通航的條件下，大部分河流河床的卵石層與沙礫承載性能較好，施工人員可以河流岸邊的壩上路為平臺(tái)建設(shè)的起點(diǎn)，向河道內(nèi)一定距離采用填土修便道的形式來修建深基坑支護(hù)的作業(yè)平臺(tái)，最終保證在計(jì)劃建設(shè)橋梁的主墩位置建成作業(yè)平臺(tái)。作業(yè)平臺(tái)可以以作業(yè)主體為中心進(jìn)行邊界外擴(kuò)，平臺(tái)的實(shí)際位置和大小皆需根據(jù)前期的設(shè)計(jì)方案和后期的地質(zhì)勘查來綜合確定。

作業(yè)平臺(tái)完成建設(shè)后，施工人員可以在確保作業(yè)平臺(tái)性能達(dá)標(biāo)的情況下來進(jìn)行樁基施工，利用旋轉(zhuǎn)鉆和水下灌注混凝土成孔工藝來進(jìn)行樁基建設(shè)，為后續(xù)的各項(xiàng)工序和流程打好基礎(chǔ)，以充分利用作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行后期的深基坑支護(hù)施工。

3 俄羅斯高寒地區(qū)深基坑支護(hù)技術(shù)流程與施工要點(diǎn)

俄羅斯高寒地區(qū)的深基坑支護(hù)的主要流程包括基礎(chǔ)基坑測量與放樣、淺層板樁引孔松土、機(jī)械插打支護(hù)鋼板樁、板樁外圍降土、基坑首層初步挖掘、基坑首層內(nèi)部支護(hù)安裝、基坑二層土方開挖、二層支護(hù)安裝、基坑整體標(biāo)高設(shè)計(jì)、澆筑基坑墊層。每一技術(shù)流程的進(jìn)行和開展均需在確保上一流程建設(shè)達(dá)標(biāo)后開展，以充分緩解高寒地區(qū)氣候與地質(zhì)條件對(duì)于深基坑支護(hù)施工的影響，全面保障深基坑支護(hù)施工全流程的質(zhì)量、效率和安全?；诖耍静糠种饕獜亩砹_斯高寒地區(qū)深基坑支護(hù)施工中的鋼板樁施工、基坑開挖施工和基坑變形監(jiān)測3個(gè)方面來研究深基坑支護(hù)技術(shù)的施工要點(diǎn)。

3.1 鋼板樁施工要點(diǎn)

在俄羅斯高寒地區(qū)的深基坑支護(hù)施工過程中，支護(hù)所用鋼板樁的插打作業(yè)主要是指將鋼板樁插打進(jìn)入基坑的4 個(gè)拐角釘樁，插打時(shí)實(shí)際的插打誤差保證在2 cm 以內(nèi)。施工人員要保證鋼板樁放樣線的偏差限于鋼板樁設(shè)計(jì)方案中心軸線與放樣線重合的范圍之內(nèi)，可在正式確定放樣線前以撒白灰的形式來做地面標(biāo)記。

在鋼板樁正式開始插打時(shí)，施工人員要根據(jù)基坑4 個(gè)拐角釘樁的拉線來判斷鋼板樁插打的位置是否能保證基坑整體平面度與垂直度的平衡線，綜合靈活地控制鋼板裝插打的整體深度，以全面保障深基坑內(nèi)部支撐力的均勻性。

首先，施工人員要采用專用的履帶式板樁插打機(jī)來進(jìn)行鋼板樁的插打，并且在鋼板樁需多個(gè)基坑同時(shí)大量插打時(shí)給每個(gè)基坑分布2 臺(tái)插打機(jī)來進(jìn)行同步施工，合理設(shè)計(jì)2 臺(tái)設(shè)備的插打方向和插打順序，充分保障每個(gè)基坑鋼板樁插打的均衡性和實(shí)際插打質(zhì)量。需要重點(diǎn)注意的是，首根鋼板樁插打后是鋼板樁插打的首要基準(zhǔn)，施工人員必須保證鋼板樁能對(duì)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)鎖口，鋼板樁插打出現(xiàn)偏移現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)將其拔出進(jìn)行重新插打。

其次，深基坑支護(hù)鋼板樁墻的長度是鋼板裝寬度的整數(shù)倍，但鋼板裝插打的累計(jì)誤差會(huì)導(dǎo)致鋼板樁封閉合龍時(shí)的寬度過小，最終留出的距離不足以使鋼板樁正常合龍。因此，施工人員可將鋼板樁合龍的位置留在轉(zhuǎn)角處，并可通過預(yù)先準(zhǔn)備或現(xiàn)場加工制作的形式來給轉(zhuǎn)角部位配備相應(yīng)寬度的角樁，同時(shí)配備相應(yīng)的加強(qiáng)型合龍裝置，以充分保障深基坑支護(hù)鋼板樁墻順利合龍。

當(dāng)板樁難以按照原計(jì)劃打入基坑時(shí)，施工人員可綜合各方面情況來采取局部深層松土法的形式來輔助板樁的插打。圍繞插打困難的區(qū)域使用長桿螺旋鉆來進(jìn)行正向與反向的旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，以充分促進(jìn)插打孔內(nèi)土質(zhì)的松散化，同時(shí)能確保內(nèi)部不形成結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的空穴。

3.2 基坑開挖要點(diǎn)

俄羅斯高寒地區(qū)的基坑開挖主要采用中型或大型挖機(jī)，同時(shí)配備長臂式的履帶挖掘機(jī)來進(jìn)行分層開挖，并對(duì)坑內(nèi)的降水和其他來源水進(jìn)行集水坑抽水，抽水的同時(shí)進(jìn)行墊層的人工挖掘。

開挖基坑第一層時(shí)，施工人員要注意基坑開挖的主要依據(jù)是鋼板的頂面，初步開挖時(shí)可采用放樣的形式來確保基坑開挖的基礎(chǔ)準(zhǔn)確性。當(dāng)出現(xiàn)開挖不標(biāo)準(zhǔn)或不均勻等問題時(shí)，施工人員可在基坑開挖至2 m時(shí)在底層安裝支撐圍檁，并在正式安裝圍檁時(shí)使用工字鋼牛腿焊接的形式將板裝與鋼板裝地面充分連接，以此來為基坑底層圍檁的安裝提供支撐點(diǎn)。

在基坑第二層的開挖過程中，施工人員可開展二道支護(hù)的安裝和設(shè)計(jì)調(diào)整，并在安裝結(jié)束后對(duì)基坑的鋼板樁進(jìn)行實(shí)時(shí)的定期電子位移觀測，可采用每2 小時(shí)觀測一次的形式來確?；又ёo(hù)體系的安全性和穩(wěn)定性[2]。

開挖最后一層基坑時(shí)，施工人員要全程關(guān)注支護(hù)內(nèi)支撐和支護(hù)鉆孔樁頭對(duì)開挖的影響，并且要保證最后一層開挖時(shí)不能破壞支護(hù)內(nèi)支撐和支護(hù)鉆孔樁頭的結(jié)構(gòu)，可采用吸泥機(jī)和挖掘機(jī)配合施工的形式來確?；拥讓娱_挖的準(zhǔn)確性。同時(shí)，開挖產(chǎn)生的土方應(yīng)時(shí)時(shí)運(yùn)出施工場地。

3.3 基坑變形監(jiān)測要點(diǎn)

針對(duì)橋梁式的基坑支護(hù)施工變形檢測，可重點(diǎn)觀察支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部、支護(hù)結(jié)構(gòu)深部、基坑周邊路基和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)整體支撐軸力4 個(gè)部分的監(jiān)測點(diǎn)變形數(shù)據(jù)，并配備以相應(yīng)的監(jiān)測報(bào)警裝置來確?；痈鹘Y(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)觀測的及時(shí)性。

在此基礎(chǔ)上，施工人員可以基坑主墩和地面沉降外側(cè)邊緣為中心來布設(shè)基坑整體的變形監(jiān)測控制網(wǎng)。分別在鋼板樁結(jié)構(gòu)的不同區(qū)域、橫橋結(jié)構(gòu)前后兩側(cè)、順橋左右兩側(cè)的區(qū)域以及支護(hù)體系的中心點(diǎn)區(qū)域及其上下層來設(shè)置相應(yīng)間距與數(shù)量的監(jiān)測點(diǎn)，并根據(jù)各開挖工況的綜合狀況來設(shè)置相應(yīng)的變形監(jiān)測頻率。

與此同時(shí)，在特殊的天氣或地質(zhì)情況下，應(yīng)加大變形監(jiān)測的頻次，同時(shí)將變形監(jiān)測裝置與相應(yīng)的報(bào)警裝置進(jìn)行有效連接?；拥淖冃伪O(jiān)測工作要持續(xù)到基坑開挖支護(hù)拆除之后，以充分保障深基坑支護(hù)施工的有效性與安全性。

4 結(jié)語

高寒地區(qū)的深基坑支護(hù)施工是其所在建筑施工項(xiàng)目的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，同時(shí)是影響后續(xù)其他施工工序質(zhì)量的重要因素。因此，施工人員要嚴(yán)格把控施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和操作精度，靈活應(yīng)用深基坑支護(hù)施工方案和技術(shù)設(shè)計(jì)，在施工過程中考慮環(huán)境與天氣因素對(duì)同步和下一步施工的影響，以此來全方位保障深基坑支護(hù)施工的穩(wěn)定性和安全性，推動(dòng)高寒地區(qū)深基坑支護(hù)施工工作有序開展。