管道基坑槽鋼支護(hù)在水環(huán)境治理工程中的應(yīng)用

歐陽(yáng)祺

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

1 應(yīng)用背景

2015年，國(guó)務(wù)院印發(fā)了水污染防治行動(dòng)計(jì)劃的通知(國(guó)家“水十條”)，明確提出到2020年，地級(jí)及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以?xún)?nèi)；同年，深圳市治水提質(zhì)指揮部發(fā)布《深圳市治水提質(zhì)工作計(jì)劃(2015-2020年)》，提出“三年消除黑澇，五年基本達(dá)標(biāo)，八年讓碧水和藍(lán)天共同成為深圳亮麗的城市名片”的基本目標(biāo)，為建設(shè)“藍(lán)天常在、青山常在、綠水常在”的美麗中國(guó)而奮斗[1]。

2019年龍崗區(qū)龍崗河流域、觀瀾河流域、深圳河流域消除黑臭及河流水質(zhì)保障工程(坂田工區(qū)一)落實(shí)國(guó)家“水十條”和《深圳市治水提質(zhì)工作計(jì)劃(2015-2020年)》的主要工程項(xiàng)目，該工程位于龍崗區(qū)坂田街道，新建管道71km，其中涉及槽鋼支護(hù)的管道共43.9km。施工項(xiàng)目多面臨分布范圍廣、作業(yè)面多、施工點(diǎn)位分散、作業(yè)面狹窄、施工干擾大、工期緊等特點(diǎn)，保障工程施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度，溝槽支護(hù)是施工關(guān)鍵[2]。

根據(jù)目前各設(shè)計(jì)單位對(duì)管道溝槽支護(hù)開(kāi)挖出具的設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容顯示，當(dāng)場(chǎng)地狹窄，施工條件受限無(wú)法放坡開(kāi)挖、深度在1.5m

表1 槽鋼支護(hù)型式

常規(guī)設(shè)計(jì)管道槽鋼支護(hù)具體布置如圖1所示。龍崗區(qū)龍崗河流域、觀瀾河流域、深圳河流域消除黑臭及河流水質(zhì)保障工程在施工過(guò)程中，對(duì)常規(guī)設(shè)計(jì)管道槽鋼支護(hù)斷面進(jìn)行了優(yōu)化(優(yōu)化后的管道槽鋼支護(hù)斷面見(jiàn)圖2)，總結(jié)設(shè)計(jì)出了一套適用于水環(huán)境治理工程管道溝槽支護(hù)開(kāi)挖施工的快速支護(hù)裝置。管道溝槽快速支護(hù)裝置的目的是在保證工程質(zhì)量的前提下，提高施工的便捷性，加快支護(hù)速度，同時(shí)降低安全風(fēng)險(xiǎn)，保障工程的施工進(jìn)度，降低資源的投入，節(jié)約施工成本。優(yōu)化思路是在溝槽支護(hù)施工前，通過(guò)對(duì)槽鋼進(jìn)行改造，預(yù)先按照設(shè)計(jì)圖紙中橫向支撐位置及參數(shù)，對(duì)槽鋼進(jìn)行開(kāi)孔，增加圍檁的支撐及牽引裝置來(lái)解決上述支護(hù)不及時(shí)、不便捷的問(wèn)題。

圖1 常規(guī)設(shè)計(jì)管道槽鋼支護(hù)斷面

圖2 優(yōu)化后管道槽鋼支護(hù)斷面

2 管道基坑槽鋼支護(hù)優(yōu)化

2.1 槽鋼優(yōu)化處理

為保障溝槽深度開(kāi)挖至50cm時(shí)，橫向[30槽鋼圍檁能夠進(jìn)行安裝、加固，在施工前需對(duì)[20a槽鋼進(jìn)行優(yōu)化。主要采取的方式為在槽鋼上進(jìn)行開(kāi)孔及焊接Q235鋼板梯形角鐵(梯形角鐵上同樣做開(kāi)孔處理)，梯形角鐵上底寬100cm、下底寬250mm、高180mm、厚度為20mm；同時(shí)在[20a槽鋼上頂部向下15cm處開(kāi)孔，開(kāi)孔直徑為40cm。豎向[22a槽鋼上開(kāi)孔及焊接梯形角鐵的主要目的是為[30橫向槽鋼安裝時(shí)梯形角鐵能夠?yàn)闄M向[30槽鋼提供支撐以及后期導(dǎo)鏈能夠保障放置在梯形角鐵上的[30槽鋼初步固定。

圖3 Q235鋼板梯形角鐵示意

2.2 增加橫向槽鋼牽引及固定裝置

豎向[20a槽鋼處理優(yōu)化完成后，為保障橫向[30槽鋼固定在梯形角鐵上不會(huì)因外界干擾(震動(dòng)、機(jī)械設(shè)備碰撞)而產(chǎn)生移動(dòng)、掉落，擬采用導(dǎo)鏈(G80鏈條)通過(guò)[22a槽鋼頂部開(kāi)孔部位與梯形角鐵上孔口相連初步固定[30橫向槽鋼，導(dǎo)鏈為橫向槽鋼安裝φ250鋼管提供便利(無(wú)需人工固定)。槽鋼支護(hù)、加固斷面見(jiàn)圖4。

圖4 槽鋼支護(hù)、加固縱斷面

2.3 調(diào)整[30槽鋼安裝方向

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，明確了橫向固定[30槽鋼腿部安裝方向向外，[30橫向槽鋼安裝方向按圖紙方向進(jìn)行施工時(shí)，若在施工中受外界碰撞、機(jī)械振動(dòng)、對(duì)向橫撐安裝吃力不到位等外界因素干擾時(shí)，可能造成橫向φ250鋼管松動(dòng)、脫落。

針對(duì)以上問(wèn)題，在增加固定及牽引裝置外，調(diào)整橫向圍檁[30槽鋼腿部安裝方向，將原圖紙中[30槽鋼腿部向外調(diào)整為向內(nèi)，以保證在φ250鋼管安裝時(shí)槽鋼腿部同樣能夠?yàn)棣?50鋼管及可調(diào)節(jié)絲杠端部提供支撐，保證橫向支撐的穩(wěn)定?？烧{(diào)節(jié)絲杠示意見(jiàn)圖5。

圖5 可調(diào)節(jié)絲杠結(jié)構(gòu)

3 管道基坑槽鋼支護(hù)施工工藝

施工準(zhǔn)備→槽鋼處理優(yōu)化→槽鋼支護(hù)(施打)→溝槽開(kāi)挖→兩側(cè)圍檁安裝→導(dǎo)鏈牽引、固定→橫撐安裝及加固。

3.1 施工準(zhǔn)備

管道基槽施工時(shí)遵循先支后挖的原則，基槽開(kāi)挖深度在1.5m～3.0m時(shí)基槽開(kāi)挖支護(hù)時(shí)，豎向槽鋼采用[22a槽鋼，間距0.4m，設(shè)計(jì)橫撐采用φ250鋼管，水平方向間距4.0m，橫向槽鋼采用[30槽鋼。

加固在槽鋼支護(hù)前，提前在槽鋼頂部做開(kāi)孔處理，槽鋼頂部距下部50cm處焊接梯形角鐵(角鐵縱向間距為2m設(shè)置一個(gè))，角鐵材質(zhì)采用Q235鋼板，角鐵中心也做開(kāi)孔處理。

3.2 槽鋼支護(hù)

槽鋼施打采用GZB-600型液壓振動(dòng)沉樁機(jī)，施打槽鋼以一個(gè)井段為作業(yè)單元，按基槽寬度在地面上施放出槽鋼樁中心線，現(xiàn)場(chǎng)采用8t汽車(chē)吊吊起槽鋼豎直，人工將槽鋼扶正對(duì)準(zhǔn)位置，打樁機(jī)工具頭夾緊樁端后將槽鋼打入土中。

3.3 溝槽開(kāi)挖

槽鋼支護(hù)施工完成后在開(kāi)挖時(shí)采用反鏟分層垂直開(kāi)挖，局部反鏟無(wú)法開(kāi)挖的部位，人工開(kāi)挖。在開(kāi)挖過(guò)程中掌握好“分層、分步、對(duì)稱(chēng)、均衡、限時(shí)”五個(gè)要點(diǎn)，遵循“豎向分層、縱向分段”和“開(kāi)槽支撐、先撐后挖、分層開(kāi)挖、嚴(yán)禁超挖”的原則[3]?；坶_(kāi)挖分兩層進(jìn)行，第一層開(kāi)挖厚度為50cm，安裝第一道鋼圍檁和鋼支撐，待支護(hù)施工完成后開(kāi)挖至比基槽底部設(shè)計(jì)高程高出20cm處，預(yù)留20cm保護(hù)層采用人工開(kāi)挖。

3.4 管道支護(hù)、加固

待開(kāi)挖至小于1m深度后，停止開(kāi)挖進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)時(shí)清理槽鋼內(nèi)側(cè)土體，采用導(dǎo)鏈穿過(guò)三角鐵開(kāi)孔部位，然后將橫向槽鋼放置在三角角鐵頂部，采用導(dǎo)鏈牽引的方式進(jìn)行初步固定，然后采用φ250鋼管進(jìn)行對(duì)撐固定，鋼管一段采用調(diào)節(jié)絲杠進(jìn)行調(diào)節(jié)、加固。

3.5 注意事項(xiàng)

為保證溝槽支護(hù)施工時(shí)的安全，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

(1)在開(kāi)挖時(shí)，嚴(yán)格參照設(shè)計(jì)圖紙要求，對(duì)管槽開(kāi)挖的結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)應(yīng)的布設(shè)支護(hù)形式。

(2)遵循“豎向分層、縱向分段”和“開(kāi)槽支撐、先撐后挖、分層開(kāi)挖、嚴(yán)禁超挖”的施工原則[3]?；坶_(kāi)挖時(shí)根據(jù)地質(zhì)情況可分?jǐn)?shù)層進(jìn)行，每層開(kāi)挖至底部時(shí)應(yīng)立即進(jìn)行支撐。

(3)盡量保持樁的垂直并保持樁身在一條直線上。施打工程中要求槽鋼、鋼板樁垂直，保證其軸線位移不得大于50mm，垂直度不得大于2.5%。

4 技術(shù)先進(jìn)性分析

增加橫撐支座及牽引固定裝置后，在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中較傳統(tǒng)方式優(yōu)勢(shì)明顯、施工更便捷、操作更簡(jiǎn)單、提質(zhì)增效效果顯著。具體優(yōu)勢(shì)如下。

傳統(tǒng)支護(hù)是在豎向槽鋼施工完成后，開(kāi)挖至50cm后縱向需采用縱向圍檁進(jìn)行加固，基槽支護(hù)時(shí)均按照人工固定縱向槽鋼圍檁，左右側(cè)各2人固定[30a槽鋼后，另配備2名人員對(duì)橫撐進(jìn)行安裝固定，外加2～3人進(jìn)行輔助，基槽支護(hù)至少需要9人，深基坑內(nèi)無(wú)法達(dá)到快速支護(hù)，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，且無(wú)法保證施工進(jìn)度。

采用在槽鋼上焊接縱向槽鋼圍檁支座及開(kāi)孔安裝牽引加固裝置，在基槽開(kāi)挖完成后采用螺栓與橫撐連接支座進(jìn)行固定，縱向槽鋼圍檁吊裝時(shí)單人指揮吊裝至支座部位，安排1人進(jìn)行固定，兩端采用導(dǎo)鏈與槽鋼圍檁進(jìn)行連接固定，另一端吊裝固定方式一致，當(dāng)兩側(cè)吊裝、固定完成后，中間橫撐僅需1～2人即可安裝加固，且在施工過(guò)程中存在震動(dòng)而影響對(duì)撐絲杠也無(wú)法將對(duì)撐絲杠震動(dòng)脫落，在工字鋼上開(kāi)孔及增加導(dǎo)鏈可多次重復(fù)利用，施工更加便捷。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)施工方法進(jìn)行改進(jìn)后，能夠大幅度地降低安全風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)槽鋼支護(hù)的可靠性，能較好地保護(hù)施工作業(yè)人員的安全；同時(shí)也可減少施工人員的投入，提高施工功效，加快施工進(jìn)度，節(jié)約管理及施工成本。