西江引水工程南海段管線標的主要工作內容有二項:一是基坑支護,二是管材吊裝,其中基坑支護是關鍵,本文就基坑支護的工程實況作一概述,以期拋磚引玉,與同仁共襄。
一、基坑及其支護特點
廣州市西江引水工程南海段七個管線標,除11標的和順立交段為頂管外,其余全部為明挖基坑埋管敷設工程,基坑采用鋼板樁或灌注樁支護開挖。特點:a、基坑寬度11.8m,基坑較深6.5~15米;b、工程地質條件較差,多為較厚淤泥層和砂層;c、支護形式多樣(11種),遇天然地基段為分級放坡開挖+噴錨(或土釘)支護,其它地段多為ⅳ拉森鋼板支護+水泥止水攪拌樁;d、 除局部地段的頂管外,主體為溝槽明挖(明挖基坑);e、過河涌段及過高壓電線桿段采用水下灌注樁+水泥止水攪拌樁支護止水。
二、基坑支護技術
1、基坑支護形式
(1)、基坑開挖邊坡支護用拉森Ⅳ鋼板樁1型 :開挖深度≤6.3米,采用12米Ⅳ型拉森鋼板樁+一道內支撐進行基坑支護,適用于場地較小、土質較好的情況。
(2)、基坑開挖邊坡支護采用拉森Ⅳ鋼板樁2型:開挖深度≤8.0米,采用15米Ⅳ型拉森鋼板樁+二道內支撐進行基坑支護,適用于場地較小、土質較好的情況。
(3)、基坑開挖邊坡支護采用拉森Ⅳ鋼板樁3型:開挖深度≤8.3米,采用15米Ⅳ型拉森鋼板樁+二道內支撐進行基坑支護,適用于管基換填情況。
(4)、基坑開挖邊坡支護采用拉森Ⅳ鋼板樁4型 :開挖深度8.3~10米,采用15米Ⅳ型拉森鋼板樁+三道內支撐進行基坑支護,適用于管基換填情況。
(5)、基坑開挖邊坡支護采用拉森Ⅳ鋼板樁5型 :開挖深度≤6.5米,采用12米Ⅳ型拉森鋼板樁+一道內支撐進行基坑支護,適用于管基采用攪拌樁處理的情況。
(6)、基坑開挖邊坡支護采用拉森Ⅳ鋼板樁6型:開挖深度≤8.3米,采用15米Ⅳ型拉森鋼板樁+二道內支撐進行基坑支護,適用于采用攪拌樁處理的情況。
(7)、基坑開挖邊坡支護采用拉森Ⅳ鋼板樁7型,鋼板樁與土釘結合的方式進行基坑支護:適用于上面是軟弱土,下面是巖質土。
(8)、基坑開挖邊坡支護采用拉森Ⅳ鋼板樁8型,采用15米長IV型拉森鋼板樁加二道內撐進行基坑支護支護:適用于管道過河涌魚塘段采用粘土圍堰截流 。
(9)、閥井基坑支護采用拉森Ⅳ鋼板樁9型:閥井基坑采用直徑1000mm三管旋噴樁結合12~15米長IV型拉森鋼板樁加三道內支撐進行基坑支護,三管旋噴樁樁距為500mm。
(10)、山體基坑開挖邊坡支護采用土釘墻支護10型 :適用于山體開挖、土質較好地段。
(11)、基坑開挖邊坡支護采用拉森Ⅳ鋼板樁11型:適用于過高壓電線塔及河涌段(高壓電塔用Φ600@400的高壓旋噴樁并每隔一根樁加插入I25b工字鋼做保護處理),管線基坑則采用一排Φ800@850鉆孔灌注樁進行支護,鉆孔灌注樁樁間采用一排Φ600@850的高壓旋噴樁止水。
2、基坑止水
(1)、基坑止水分三種類型:不用止水、A型止水、B型止水
1)、不用止水:基坑過不透水地層的地段,如粘土、粉質粘土等地段,不作止水要求;
2)、A型止水:基坑基底接近隔水層(不透水層),在鋼板兩側施打兩排間距300×300mm、樁徑500mm的水泥止水攪拌樁,有效樁長L-3000mm(樁進入不透水層1m+地表以下2米空心樁),L一般不超過15m。
3)、B型止水:基坑基底有較厚的透水層時,在A型止水措施的基礎上,基坑開挖后在兩側基腳加鋪1500(貼附鋼板樁)+500mm (平貼基底)土工布隔離層,用C20水下砼1000mm封底。(見下圖)
(2)、基坑止水示意圖
1)、無止水樁基坑支護方式平面圖,只有拉森Ⅳ鋼板樁:

2)、有止水樁基坑支護方式平面圖,拉森Ⅳ鋼板樁+雙排止水攪拌樁:
3、基坑開挖
(1)施工準備
1)、清除挖方區域內所有障礙物, 如地上高壓、照明、通訊線路,電桿、樹木、舊有建筑物及地下給排水、煤氣、供熱管道,電纜、溝渠、基礎、等,或進行搬遷、改建、改線。
2)、按基坑開挖施工方案,施工總平面布置圖和基坑士方開挖設計圖, 確定開挖路線,基底標高、施工平面排水系統及土方堆放地點。
3)、完成管道中心線的放樣,測量出基坑開挖邊線,固定好保護樁并灑好灰線,然后進行地基處理及邊坡支護措施,地基處理及邊坡支護驗收合格后,方可進行基坑土方開挖。
4)、在施工區域內備好臨時性排水設施,使管道基礎不泡水。
5)、機械設備運進現場,進行維護檢查、試運轉,使處于良好的工作狀態。
(2)、基坑開挖
1)、采用普通挖掘機或長臂挖掘機挖土,東風汽車運土。
2)、基坑土方開挖應分層分區連續施工,并對稱開挖,分層對邊坡進行支撐加固,開挖至設計標高后應及時施加支撐。挖土過程中要測定標高,以免超挖和欠挖。
3)、挖到設計標高時再進行人工整平。
4)、溝槽開挖完后在兩側人工修排水溝,做好排水工作。
5)、進行地基承載力檢測,設計、建設方、質監站、監理等人員盡快會同對基底進行驗槽,辦理驗槽手續。
4、基坑降排水
(1)、基坑內積水排除處理:在坑底兩邊做好排水溝,排水溝截面為350×350mm,溝底傾斜度為0.1%;每20 米間距做一個集水井,集水井為800×800×1000mm,集水井的井深比坑底深1米,抽水機按40米布置一臺;基坑上部的排水出口處設沉淀池,規格為2000×2000×1000mm;所有排水溝、集水井和沉淀池側壁都用240磚墻厚,M7.5#砂漿砌筑。
(2)、施工降水
基坑內降水井每側按30米設一個,對邊錯開布置,降水井用DN100管徑,抽水機不間斷抽水,降低水位至基底1米,并根據場內的實際地形設置相應的排水溝排至市政溝渠。
5、基坑回填
(1)、清理基坑:回填前基坑內不能留有過多的積水,不能留有垃圾和木條;
(2)、中粗砂回填:管道基坑回填后,不宜用機械碾壓密實,因此必須使用中粗砂回填,以水密法使之密實;
(3)對稱回填:在管道基坑回填中,必須進行對稱回填,使2×3600管道兩側受力均衡,防止管道一側受力過大產生偏位,使承口與插口之間拉開;
(4)、分層回填:因是水密法密實,分層厚度可加大至1000mm,但必須要分層回填,且使管道始終受力均衡;
(5)禁止機械拋砂回填:回填時,基坑兩側兩臺挖機同時回填,挖斗距管頂50cm垂直灑下,使砂土沿管頂分別均勻滑下兩側,使管道受力均衡;
(6)、禁止機械隨意行走:在回填至設計標高并密實前,禁止任何機械在基坑之上行走,回填完后仍禁止重型車行走。
三、技術要求
(1)、鋼板樁施工:采用Ⅳ型拉森鋼板樁,長度12、15米,要求鋼板樁無穿孔,修邊調直后使用,扣邊有防水措施,鋼板樁的垂直度不超過1%,軸線偏差±10cm;鋼板樁之間用2I50B圍檁進行連接,圍檁與鋼板樁之間空隙打入木楔頂緊或加焊鋼支撐,轉角設置專用構件;采用直徑500MM的鋼管進行內支撐。
(2)、土釘施工:噴錨支護施工應分層分段開挖,開挖深度與錨桿間距相同;錨桿采用Φ25、32鋼筋矩形布設,間距@1500×1500,鋼筋錨孔直徑90mm,注入水灰比為0.5的純水泥漿,水泥砂漿強度不低于25MPa;基坑壁噴射C20砼10cm厚,掛8@200×200鋼筋網,鋼筋網縱向搭接長度≥300mm,橫向搭接≥200mm,加強筋搭接應采用焊接;放坡坡面噴射混凝土厚度采用鉆孔法檢測,鉆孔數為每100m2墻面積一組,每組不少于3個點。
(3)、攪拌樁施工:攪拌樁四噴四攪工藝,要求摻入比不小于15%,水泥漿的水灰比為0.45,施工時應用流量泵控制輸漿,注漿泵出口壓力應保持在0.40-0.60MPa,輸漿速度應保持常量 ;攪拌樁施工中因故停漿,應將攪拌頭回復到已攪拌部分0.5m ,待恢復供漿時,再攪拌提升,攪拌樁樁與樁搭接時間間隔不應大小24小時,如果間歇太長,搭接質量無保證時,應采取局部補樁或補用旋噴樁搭接;標定深層攪拌機械的灰漿泵輸漿量及相應參數,并按成樁試驗,確定攪拌樁配比和施工工藝;樁徑Ф500mm水泥攪拌樁水泥摻量55kg/m,水泥用42.5級普通硅酸鹽水泥;樁身強度28天齡期達到1.2MPa;攪拌樁需做固結體整體性及均勻性檢測、固結體有效樁徑檢測、固結體垂直度檢測、固結體的溶蝕和耐久性檢測。
(4)、旋噴樁施工 :采用雙排Ф 500 單管旋噴樁@350×350mm,要求進入不透水層1.0 米,42.5R 級普通硅酸鹽水泥, 水灰比為1.0, 壓力大于20Mpa, 樁身強度為2.0MPa;閥井基坑支護采用單排Ф 1000 mm三管旋噴樁@800,42.5R 級普通硅酸鹽水泥, 間距800×800mm,高壓水壓力40MPa、流量80~ 120L/min、噴嘴直徑不小于2mm,壓縮空氣壓力0.7MPa、流量1~ 2m3/min,水泥漿液壓力0.7MPa、流量100~ 150L/min,注漿管提升速度≤ 10cm/min、旋噴速度≥ 10r/min。
(5)、排水措施:沿基坑兩邊設3500×3500mm的截水明溝,防止地表水流向基坑;坑內根據需要設置臨時排水溝,將基坑內積水導向集水坑,然后用潛水泵抽至地面排水明溝;施工過程中保持排水溝暢通;對基坑邊的原有裂縫應做必要填補,嚴防地表水滲透。
(6)、土方開挖:a土方開挖需與內支撐施工密切配合,每道支撐下超挖深度為0.5m,待鋼管內支撐施工完畢方可進行下部開挖,嚴禁超挖或不平衡開挖;b機械開挖時,基坑底和基坑壁留出0.3~0。5cm厚度土層用人工挖掘修正;c開挖過程,采用宏觀監測與微觀監測相結合的手段,跟蹤調查,出現異常,及時采取措施進行處理;d注意事項:嚴格按工序施工,不得超挖;保持完整的地表水排水系,以免基坑被浸泡;基坑頂3~5m范圍內嚴禁堆載;e做好基坑險情的應急措施,如土包;f加強坡頂護攔制安,防止人身意外的發生;g做好應急工作,如:當地下水位變化較大、土體變形較大時,及時報告處理,并且常備適量包裝水泥以作灌漿應急,常備土包以作回填開挖應急,常備適量粗鋼管或型鋼以作應急支撐之需。
(7)、基坑監測:a基坑周邊沉降及位移監測:監測點和控制點均采用鋼筋水泥制作,設置穩固;采用J2光學經緯儀或全站儀觀測水平位移,采用精密水準儀觀測垂直位移;基坑開挖期間,每開挖一層觀測2次或每天觀測2次;雨天或有異常情況時應加密監測;b土體側向變形監測:沿基坑周邊每20m布設一個測斜孔;測斜孔采用專用PVC管,埋入深度進入弱風化層;測斜孔埋置時應確保其中一組導向槽垂直基坑邊線,測斜孔與鉆孔孔壁間的空隙填砂密實,并用水泥砂漿密封;基坑開挖過程中,每開挖一層觀測一次;c地下水位監測:觀測孔成孔口徑Φ90,深15米,全長置入口徑Φ48、外包塑料濾網的PVC管,PVC管與鉆孔間深1米以下填礫,深1米至孔口填澎潤土,并用水泥砂漿抹面,PVC管口配置保護蓋;基坑開挖過程中,每開挖支護一層觀測一次。基坑按二級安全等級考慮,最大水平位移允許值為40mm。各項監測工作應嚴格執行設計及規范要求,當變形超過有關標準或場地條件變化較大時,應加密觀測。各項監測項目在基坑支護施工前應測得穩定的初始數據值,且不應少于2次。當有危險事故征兆時,則需進行連續監測。
(8)、鋼板樁支撐拆除:在塊石填充滿且密實度達到95%或C20水下混凝土封層砼強度達70%時,拆除墊層處的鋼支撐;吊裝好管道后,要待回填密實才許拆除管道上方的鋼支撐
四、安全與質量措施
1、安全保證措施
(1)、深基坑在施工之前,確立的支護形式和參數要通過驗算,基坑支護方案必須通過專家評審后,才能按方案施工,并嚴格按方案施工。
(2)、溝槽開挖及管線施工期間應加強基坑監測,如監測發現有超過規定允許值應立即停止施工,采取相應的處理措施;
(3)、在施工過程中對周圍鄰近道路、地面建構筑物的沉降進行監測,如發現地面開裂、沉陷情況,應立即停止施工,并通知有關單位人員進行研究、處理。
(4)、施工機械行駛道路要平整、堅實,確保行駛安全,同時減少對基坑的擾動。
(5)、機械挖土分層進行,每挖一層要及時進行支護,防止塌方、溜坡等造成機械傾翻、淹埋等事故。
(6)、開挖后的基坑,及時進行圍欄、加防護網并警示。
(7)、挖掘機手和運土駕駛員要持證上崗,施工現場要有專職安全員。
(8)、多臺挖掘機在同一作業面開挖,挖掘機間要有安全間距。
(9)、機械施工區域禁止無關人員進人場地內;挖掘機工作回轉半徑內不得站人或進行其他作業;挖掘機、裝載機裝卸土,應待機停穩后進行, 不得將鏟斗從運輸汽車駕駛室頂部越過,裝土時人不得停留在裝土車上。
(10)、挖掘機操作和汽車裝土行駛要聽從現場指揮; 所有車輛必須嚴格按規定的行進路線行駛,,防止撞車。
(11)、挖掘機行走和自卸汽車卸土時, 必須注意上空電線,保持在安全空間內作業;如在架空輸電線一側工作時,垂直與水平距離分別不得小于 2.5m 與 4~6m(110~22OKV 時 ) 。
(12)、規范臨時用電,夜間施工有足夠的照明。
(13)、基坑邊謹防堆載,監控運土車和挖機動載對基坑的影響。
(14)、基坑四周設高1.2米的臨時彩板圍攔,進行封閉式施工 ,在深基坑旁設置安全警示牌,夜間設紅色警示標志。
(15)、制定應急預案,準備好應急和搶險措施,如準備相應的袋裝水泥、土包、抽水機、粗鋼管或型鋼,必要時啟動應急機制。
2、質量保證措施
(1)、嚴格要求按設計技術要求施工,分層開挖,及時支護,禁止超挖亂挖;
(2)、嚴格要求執行《基坑支護專項方案》;
(3)、鋼板樁的規格及長度要滿足設計要求,重視鋼板施工質量;
(4)、做好止水攪拌樁、高壓旋噴樁,重視基坑的止水、降排水;
(5)、設專人指揮,施工前進行技術交底,嚴格執行工序工藝;
(6)、測量員隨時測量,保證基底標高,槽底土壤不得擾動;
(7)、務必在旱季施工過河涌段;
(8)、防止隨意擾動基坑周邊土層。
五、基坑支護結束語
回顧總結,在軟基與厚砂層中的深基坑施工中,“支護”及“止水”是關鍵,要務必重視以下幾點:
1)、注重鋼板樁施工質量:一是鋼板樁本身的質量要符合設計要求;二重視鋼板樁的施工質量,要用導架給鋼板樁定位,施打后的鋼板樁要垂直、成線型和順溜,每片鋼板之間要相扣。高質量的鋼板樁,并且施打好鋼板樁,不但起到有效的支撐作用,而且還有明顯的止水效果。
2)、按設計要求高質量做好止水攪拌樁和高壓旋噴樁,減少甚至杜絕透水事件的發生。
3)、支撐要及時:分層開挖,禁止超挖,及時支撐,不能等到鋼板樁變形后才開始支撐,一旦出現變形征兆要及時加支撐。只有及時支撐才能有效減少基坑變形(鋼板樁變形引起的)。
4)、支撐要連成整體:圍檁與鋼板樁之間要密貼(空隙處加鋼板焊接),圍檁與圍檁要用鋼板相扣焊接,支撐與圍檁間要點焊,在基坑開始變形初始時要停止開挖,及時增加支撐。只有支撐連成整體才能有效減少基坑變形引起的突發事件發生。
4)防范基坑兩側的動載:基坑兩側的動載極易引起鋼板樁鼓肚、鋼板樁踢腳,在雨水季節的淤泥層要特別防范。
5)、加強觀測:特別對淤泥地段要加強觀測,施工過程中盡量減少擾動,做到及時加撐,以免出現無法控制的基坑變形。
6)、重視安保與質保措施的到位,隨時處在應急狀態。