2018西江引水工程基坑支护技术概述

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　　摘要：本文简要介绍西江引水工程基坑支护技术的特点、支护形式、止水、开挖与回填及质量安全要求
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　　关键词：西江引水工程基坑支护技术
　　 西江引水工程南海段管线标的主要工作内容有二项：一是基坑支护，二是管材吊装，其中基坑支护是关键，本文就基坑支护的工程实况作一概述，以期抛砖引玉，与同仁共襄。
　　一、基坑及其支护特点
　　广州市西江引水工程南海段七个管线标，除11标的和顺立交段为顶管外，其余全部为明挖基坑埋管敷设工程，基坑采用钢板桩或灌注桩支护开挖。特点：a、基坑宽度11.8m，基坑较深6.5~15米；b、工程地质条件较差，多为较厚淤泥层和砂层；c、支护形式多样（11种），遇天然地基段为分级放坡开挖+喷锚（或土钉）支护，其它地段多为?だ?森钢板支护+水泥止水搅拌桩；d、 除局部地段的顶管外，主体为沟槽明挖（明挖基坑）；e、过河涌段及过高压电线杆段采用水下灌注桩+水泥止水搅拌桩支护止水。
　　二、基坑支护技术
　　1、基坑支护形式
　　 （1）、基坑开挖边坡支护用拉森Ⅳ钢板桩1型 ：开挖深度≤6.3米，采用12米Ⅳ型拉森钢板桩+一道内支撑进行基坑支护，适用于场地较小、土质较好的情况。
　　
　　（2）、基坑开挖边坡支护采用拉森Ⅳ钢板桩2型：开挖深度≤8.0米，采用15米Ⅳ型拉森钢板桩+二道内支撑进行基坑支护，适用于场地较小、土质较好的情况。
　　
　　（3）、基坑开挖边坡支护采用拉森Ⅳ钢板桩3型：开挖深度≤8.3米，采用15米Ⅳ型拉森钢板桩+二道内支撑进行基坑支护，适用于管基换填情况。
　　
　　（4）、基坑开挖边坡支护采用拉森Ⅳ钢板桩4型 ：开挖深度8.3~10米，采用15米Ⅳ型拉森钢板桩+三道内支撑进行基坑支护，适用于管基换填情况。
　　
　　（5）、基坑开挖边坡支护采用拉森Ⅳ钢板桩5型 ：开挖深度≤6.5米，采用12米Ⅳ型拉森钢板桩+一道内支撑进行基坑支护，适用于管基采用搅拌桩处理的情况。
　　
　　（6）、基坑开挖边坡支护采用拉森Ⅳ钢板桩6型：开挖深度≤8.3米，采用15米Ⅳ型拉森钢板桩+二道内支撑进行基坑支护，适用于采用搅拌桩处理的情况。
　　
　　（7）、基坑开挖边坡支护采用拉森Ⅳ钢板桩7型，钢板桩与土钉结合的方式进行基坑支护：适用于上面是软弱土，下面是岩质土。
　　
　　（8）、基坑开挖边坡支护采用拉森Ⅳ钢板桩8型，采用15米长IV型拉森钢板桩加二道内撑进行基坑支护支护：适用于管道过河涌鱼塘段采用粘土围堰截流 。
　　
　　（9）、阀井基坑支护采用拉森Ⅳ钢板桩9型：阀井基坑采用直径1000mm三管旋喷桩结合12~15米长IV型拉森钢板桩加三道内支撑进行基坑支护，三管旋喷桩桩距为500mm。
　　
　　（10）、山体基坑开挖边坡支护采用土钉墙支护10型 ：适用于山体开挖、土质较好地段。
　　
　　（11）、基坑开挖边坡支护采用拉森Ⅳ钢板桩11型：适用于过高压电线塔及河涌段（高压电塔用Φ600@400的高压旋喷桩并每隔一根桩加插入I25b工字钢做保护处理），管线基坑则采用一排Φ800@850钻孔灌注桩进行支护，钻孔灌注桩桩间采用一排Φ600@850的高压旋喷桩止水。
　　
　　 2、基坑止水
　　(1)、基坑止水分三种类型:不用止水、A型止水、B型止水
　　1)、不用止水：基坑过不透水地层的地段，如粘土、粉质粘土等地段，不作止水要求；
　　2)、A型止水：基坑基底接近隔水层（不透水层），在钢板两侧施打两排间距300×300mm、桩径500mm的水泥止水搅拌桩，有效桩长L-3000mm(桩进入不透水层1m+地表以下2米空心桩），L一般不超过15m。
　　3)、B型止水：基坑基底有较厚的透水层时，在A型止水措施的基础上，基坑开挖后在两侧基脚加铺1500(贴附钢板桩）+500mm （平贴基底）土工布隔离层，用C20水下砼1000mm封底。（见下图）
　　(2)、基坑止水示意图
　　1)、无止水桩基坑支护方式平面图，只有拉森Ⅳ钢板桩：
　　 2)、有止水桩基坑支护方式平面图，拉森Ⅳ钢板桩+双排止水搅拌桩：
　　
　　3、基坑开挖
　　(1)施工准备
　　 1)、清除挖方区域内所有障碍物, 如地上高压、照明、通讯线路,电杆、树木、旧有建筑物及地下给排水、煤气、供热管道,电缆、沟渠、基础、等,或进行搬迁、改建、改线。
　　 2)、按基坑开挖施工方案,施工总平面布置图和基坑士方开挖设计图, 确定开挖路线,基底标高、施工平面排水系统及土方堆放地点。
　　 3)、完成管道中心线的放样，测量出基坑开挖边线，固定好保护桩并洒好灰线，然后进行地基处理及边坡支护措施，地基处理及边坡支护验收合格后，方可进行基坑土方开挖。
　　4)、在施工区域内备好临时性排水设施,使管道基础不泡水。
　　5)、机械设备运进现场,进行维护检查、试运转,使处于良好的工作状态。
　　(2)、基坑开挖
　　 1)、采用普通挖掘机或长臂挖掘机挖土，东风汽车运土。
　　 2)、基坑土方开挖应分层分区连续施工，并对称开挖，分层对边坡进行支撑加固，开挖至设计标高后应及时施加支撑。挖土过程中要测定标高，以免超挖和欠挖。
　　 3)、挖到设计标高时再进行人工整平。
　　 4)、沟槽开挖完后在两侧人工修排水沟，做好排水工作。
　　 5)、进行地基承载力检测，设计、建设方、质监站、监理等人员尽快会同对基底进行验槽，办理验槽手续。
　　4、基坑降排水
　　（1）、基坑内积水排除处理：在坑底两边做好排水沟，排水沟截面为350×350mm，沟底倾斜度为0.1%；每20 米间距做一个集水井，集水井为800×800×1000mm，集水井的井深比坑底深1米，抽水机按40米布置一台；基坑上部的排水出口处设沉淀池，规格为2000×2000×1000mm；所有排水沟、集水井和沉淀池侧壁都用240砖墙厚，M7.5#砂浆砌筑。
　　(2)、施工降水
　　基坑内降水井每侧按30米设一个,对边错开布置，降水井用DN100管径，抽水机不间断抽水，降低水位至基底1米，并根据场内的实际地形设置相应的排水沟排至市政沟渠。
　　5、基坑回填
　　(1)、清理基坑：回填前基坑内不能留有过多的积水，不能留有垃圾和木条；
　　(2)、中粗砂回填：管道基坑回填后，不宜用机械碾压密实，因此必须使用中粗砂回填，以水密法使之密实；
　　(3)对称回填：在管道基坑回填中，必须进行对称回填，使2×3600管道两侧受力均衡，防止管道一侧受力过大产生偏位，使承口与插口之间拉开；
　　(4)、分层回填：因是水密法密实，分层厚度可加大至1000mm，但必须要分层回填，且使管道始终受力均衡；
　　(5)禁止机械抛砂回填：回填时，基坑两侧两台挖机同时回填，挖斗距管顶50cm垂直洒下，使砂土沿管顶分别均匀滑下两侧，使管道受力均衡；
　　(6)、禁止机械随意行走：在回填至设计标高并密实前，禁止任何机械在基坑之上行走，回填完后仍禁止重型车行走。
　　三、技术要求
　　（1）、钢板桩施工：采用Ⅳ型拉森钢板桩，长度12、15米，要求钢板桩无穿孔，修边调直后使用，扣边有防水措施，钢板桩的垂直度不超过1%，轴线偏差±10cm；钢板桩之间用2I50B围檩进行连接，围檩与钢板桩之间空隙打入木楔顶紧或加焊钢支撑，转角设置专用构件；采用直径500MM的钢管进行内支撑。
   　　（２）、土钉施工：喷锚支护施工应分层分段开挖，开挖深度与锚杆间距相同；锚杆采用Φ25、32钢筋矩形布设，间距@1500×1500，钢筋锚孔直径90mm，注入水灰比为0.5的纯水泥浆，水泥砂浆强度不低于25MPa；基坑壁喷射C20砼10cm厚，挂8@200×200钢筋网，钢筋网纵向搭接长度≥300mm，横向搭接≥200mm，加强筋搭接应采用焊接；放坡坡面喷射混凝土厚度采用钻孔法检测，钻孔数为每100m2墙面积一组，每组不少于3个点。
　　（3）、搅拌桩施工：搅拌桩四喷四搅工艺，要求掺入比不小于15%，水泥浆的水灰比为0.45，施工时应用流量泵控制输浆，注浆泵出口压力应保持在0.40-0.60MPa，输浆速度应保持常量 ；搅拌桩施工中因故停浆，应将搅拌头回复到已搅拌部分0.5m ，待恢复供浆时，再搅拌提升，搅拌桩桩与桩搭接时间间隔不应大小24小时，如果间歇太长，搭接质量无保证时，应采取局部补桩或补用旋喷桩搭接；标定深层搅拌机械的灰浆泵输浆量及相应参数，并按成桩试验，确定搅拌桩配比和施工工艺；桩径Ф500mm水泥搅拌桩水泥掺量55kg/m，水泥用42.5级普通硅酸盐水泥；桩身强度28天龄期达到1.2MPa；搅拌桩需做固结体整体性及均匀性检测、固结体有效桩径检测、固结体垂直度检测、固结体的溶蚀和耐久性检测。
　　（4）、旋喷桩施工 ：采用双排Ф 500 单管旋喷桩@350×350mm，要求进入不透水层1.0 米，42.5R 级普通硅酸盐水泥， 水灰比为1.0， 压力大于20Mpa， 桩身强度为2.0MPa；阀井基坑支护采用单排Ф 1000 mm三管旋喷桩@800，42.5R 级普通硅酸盐水泥，间距800×800mm，高压水压力40MPa、流量80～ 120L/min、喷嘴直径不小于2mm，压缩空气压力0.7MPa、流量1～ 2m3/min，水泥浆液压力0.7MPa、流量100～ 150L/min，注浆管提升速度≤ 10cm/min、旋喷速度≥ 10r/min。
　　（5）、排水措施：沿基坑两边设3500×3500mm的截水明沟，防止地表水流向基坑；坑内根据需要设置临时排水沟，将基坑内积水导向集水坑，然后用潜水泵抽至地面排水明沟；施工过程中保持排水沟畅通；对基坑边的原有裂缝应做必要填补，严防地表水渗透。
　　（6）、土方开挖：a土方开挖需与内支撑施工密切配合，每道支撑下超挖深度为0.5m，待钢管内支撑施工完毕方可进行下部开挖，严禁超挖或不平衡开挖；b机械开挖时，基坑底和基坑壁留出0.3~0。5cm厚度土层用人工挖掘修正；c开挖过程，采用宏观监测与微观监测相结合的手段，跟踪调查，出现异常，及时采取措施进行处理；d注意事项：严格按工序施工，不得超挖；保持完整的地表水排水系，以免基坑被浸泡；基坑顶3~5m范围内严禁堆载；e做好基坑险情的应急措施，如土包；f加强坡顶护拦制安，防止人身意外的发生；g做好应急工作，如：当地下水位变化较大、土体变形较大时，及时报告处理，并且常备适量包装水泥以作灌浆应急，常备土包以作回填开挖应急，常备适量粗钢管或型钢以作应急支撑之需。
　　（7）、基坑监测：a基坑周边沉降及位移监测：监测点和控制点均采用钢筋水泥制作，设置稳固；采用J2光学经纬仪或全站仪观测水平位移，采用精密水准仪观测垂直位移；基坑开挖期间，每开挖一层观测2次或每天观测2次；雨天或有异常情况时应加密监测；b土体侧向变形监测：沿基坑周边每20m布设一个测斜孔；测斜孔采用专用PVC管，埋入深度进入弱风化层；测斜孔埋置时应确保其中一组导向槽垂直基坑边线，测斜孔与钻孔孔壁间的空隙填砂密实，并用水泥砂浆密封；基坑开挖过程中，每开挖一层观测一次；c地下水位监测：观测孔成孔口径Φ９０，深１５米，全长置入口径Φ４8、外包塑料滤网的PVC管，PVC管与钻孔间深1米以下填砾，深1米至孔口填澎润土，并用水泥砂浆抹面，PVC管口配置保护盖；基坑开挖过程中，每开挖支护一层观测一次。基坑按二级安全等级考虑，最大水平位移允许值为40mm。各项监测工作应严格执行设计及规范要求，当变形超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测。各项监测项目在基坑支护施工前应测得稳定的初始数据值，且不应少于2次。当有危险事故征兆时，则需进行连续监测。
　　（8）、钢板桩支撑拆除：在块石填充满且密实度达到95%或C20水下混凝土封层砼强度达70%时，拆除垫层处的钢支撑；吊装好管道后，要待回填密实才许拆除管道上方的钢支撑
　　四、安全与质量措施
　　1、安全保证措施
　　(1)、深基坑在施工之前，确立的支护形式和参数要通过验算，基坑支护方案必须通过专家评审后，才能按方案施工，并严格按方案施工。
　　 (2)、沟槽开挖及管线施工期间应加强基坑监测,如监测发现有超过规定允许值应立即停止施工,采取相应的处理措施；
　　 (3)、在施工过程中对周围邻近道路、地面建构筑物的沉降进行监测，如发现地面开裂、沉陷情况，应立即停止施工，并通知有关单位人员进行研究、处理。
　　 (4)、施工机械行驶道路要平整、坚实，确保行驶安全，同时减少对基坑的扰动。
　　 (5)、机械挖土分层进行,每挖一层要及时进行支护，防止塌方、溜坡等造成机械倾翻、淹埋等事故。
　　 (6)、开挖后的基坑，及时进行围栏、加防护网并警示。
　　 (7)、挖掘机手和运土驾驶员要持证上岗，施工现场要有专职安全员。
　　 (8)、多台挖掘机在同一作业面开挖,挖掘机间要有安全间距。
　　 (9)、机械施工区域禁止无关人员进人场地内；挖掘机工作回转半径内不得站人或进行其他作业；挖掘机、装载机装卸土,应待机停稳后进行, 不得将铲斗从运输汽车驾驶室顶部越过，装土时人不得停留在装土车上。
　　 (10)、挖掘机操作和汽车装土行驶要听从现场指挥； 所有车辆必须严格按规定的行进路线行驶,，防止撞车。
　　 (11)、挖掘机行走和自卸汽车卸土时, 必须注意上空电线,保持在安全空间内作业；如在架空输电线一侧工作时,垂直与水平距离分别不得小于 2.5m 与 4~6m(110~22OKV 时 ) 。
　　 (12)、规范临时用电，夜间施工有足够的照明。
　　（13）、基坑边谨防堆载，监控运土车和挖机动载对基坑的影响。
　　（14）、基坑四周设高1.2米的临时彩板围拦，进行封闭式施工 ，在深基坑旁设置安全警示牌，夜间设红色警示标志。
　　（15）、制定应急预案，准备好应急和抢险措施，如准备相应的袋装水泥、土包、抽水机、粗钢管或型钢，必要时启动应急机制。
　　 2、质量保证措施
　　 （1）、严格要求按设计技术要求施工，分层开挖，及时支护，禁止超挖乱挖；
　　 （2）、严格要求执行《基坑支护专项方案》；
　　 （3）、钢板桩的规格及长度要满足设计要求，重视钢板施工质量；
　　 （4）、做好止水搅拌桩、高压旋喷桩，重视基坑的止水、降排水；
　　 （5）、设专人指挥，施工前进行技术交底，严格执行工序工艺；
　　 （6）、测量员随时测量，保证基底标高，槽底土壤不得扰动；
　　 （7）、务必在旱季施工过河涌段；
　　 （8）、防止随意扰动基坑周边土层。
　　五、基坑支护结束语
　　回顾总结，在软基与厚砂层中的深基坑施工中，“支护”及“止水”是关键，要务必重视以下几点：
　　1）、注重钢板桩施工质量：一是钢板桩本身的质量要符合设计要求；二重视钢板桩的施工质量，要用导架给钢板桩定位，施打后的钢板桩要垂直、成线型和顺溜，每片钢板之间要相扣。高质量的钢板桩，并且施打好钢板桩，不但起到有效的支撑作用，而且还有明显的止水效果。
　　2）、按设计要求高质量做好止水搅拌桩和高压旋喷桩，减少甚至杜绝透水事件的发生。
　　3）、支撑要及时：分层开挖，禁止超挖，及时支撑，不能等到钢板桩变形后才开始支撑，一旦出现变形征兆要及时加支撑。只有及时支撑才能有效减少基坑变形（钢板桩变形引起的）。
　　4）、支撑要连成整体：围檩与钢板桩之间要密贴（空隙处加钢板焊接），围檩与围檩要用钢板相扣焊接，支撑与围檩间要点焊，在基坑开始变形初始时要停止开挖，及时增加支撑。只有支撑连成整体才能有效减少基坑变形引起的突发事件发生。
　　4）防范基坑两侧的动载：基坑两侧的动载极易引起钢板桩鼓肚、钢板桩踢脚，在雨水季节的淤泥层要特别防范。
　　5）、加强观测：特别对淤泥地段要加强观测，施工过程中尽量减少扰动，做到及时加撑，以免出现无法控制的基坑变形。
　　6）、重视安保与质保措施的到位，随时处在应急状态。