張國梁，伊坤陽

（中交一公局第七工程有限公司，鄭州 451450）

1 引言

基坑工程是城市建設(shè)和發(fā)展的重要一環(huán)，也是地下空間開發(fā)的必要工程。在深基坑支護(hù)施工中，由于地質(zhì)變化或設(shè)計深度不足等原因，經(jīng)常會出現(xiàn)夾層水滲流、樁間土坍塌、涌水涌沙等意外情況，通常采用止水帷幕或鋼板樁等措施進(jìn)行處置，但存在費用高、工期長的缺點。本文針對以上問題提出了一種經(jīng)濟(jì)合理、施工高效的工法，即引用隧道工程常用的管棚支護(hù)技術(shù)，通過在支護(hù)坡面、排樁樁間插打鋼管，有效地控制了樁間土垮塌、涌水涌沙的問題，保證了施工安全和進(jìn)度，以最小的成本解決了施工難題。

2 項目概況

該項目地處黃河沖積粉土區(qū)，面臨壓力含水層穿透上部隔水層引發(fā)突涌、流沙，地下構(gòu)筑物及周邊建筑物變形較大等多種特殊工況，地質(zhì)情況復(fù)雜。

本項目主樓地上24 層，裙樓地上4 層，地下車庫3 層?？偨ㄖ娣e6.77 萬m2，基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)，主體結(jié)構(gòu)為框筒結(jié)構(gòu)，基坑開挖深度為12.5～14.2 m，基坑尺寸長（南北向）118 m，寬（東西向）107 m。

由于基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，北側(cè)和西側(cè)的基坑設(shè)計安全級別為二級，東側(cè)和南側(cè)坡面分別為三級和一級。采用管棚支護(hù)法對基坑進(jìn)行支護(hù)。

3 施工工法原理及特點

3.1 工法原理

選擇隨車吊與挖掘機(jī)（振動錘）相配合將鋼管并排打入支護(hù)樁間，以此進(jìn)行擋土加固，通過鋼管自身剛度與對土體的擠壓保證基坑開挖過程中樁間土體保持緊固狀態(tài)，通過分層分段控制基坑開挖和邊坡噴護(hù)，從而實現(xiàn)深基坑順利施工。

3.2 工法特點

施工工法操作簡便，易于控制施工質(zhì)量，且施工容易、適用性高，可通過對鋼管壁的處理如打花眼等措施，與壓力注漿、高壓旋噴等施工工法進(jìn)行配合施工。較傳統(tǒng)的止水帷幕工藝，其優(yōu)點是工期短、見效快，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

4 施工工法流程及要點

4.1 施工工法流程

施工工法的詳細(xì)流程為：邊坡開挖→鋼管插入土體加固→鋼筋網(wǎng)片綁扎/ 焊接固定→泄水管安裝→面層噴護(hù)。

4.2 操作要點

1）邊坡開挖：嚴(yán)格按照“邊開挖邊支護(hù)，短開挖強(qiáng)支護(hù)”的原則施工，每段開挖長度不超過5 m，每層開挖深度不超過1 m。

2）鋼管插入土體加固：開挖完成后，及時將加固鋼管借助挖掘機(jī)鏟斗壓入樁間土中，過程中采用小型吊車吊起鋼管，人工配合，確保壓入位置和角度正確。根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)的實際情況調(diào)整鋼管之間的水平和豎向間距。

3）鋼筋網(wǎng)片綁扎與焊接固定：完成樁間土鋼管壓入并加固后，將長度140 mm、豎向間距250 mm 的M16 膨脹螺栓埋入灌注樁，再與螺栓焊接固定鋼筋網(wǎng)片橫筋。接著完成鋼筋網(wǎng)片的綁扎以及加強(qiáng)筋的焊接，加強(qiáng)筋間距1 m，同原設(shè)計一致，鋼筋搭接長度不小于150 mm。

4）泄水管與注漿管安裝：泄水孔為直徑不小于50 mm 的PVC 管,插入土中長度1 000 mm，插入土中部分外包40～60 目濾網(wǎng)布，包裹兩層，泄水孔水平間距2～3 m。泄水孔采用外低內(nèi)高的水平夾角15°設(shè)置。另外，后注漿管選擇直徑25 mm 的黑鐵管，采用長2.5 m 的前端頭套絲處理。

管棚支護(hù)施工工法節(jié)點詳圖如圖1 所示。

圖1 管棚支護(hù)施工工法節(jié)點詳圖（單位：mm）

5）面層噴護(hù)：在每一段鋼筋網(wǎng)完成后，應(yīng)及時報監(jiān)理驗收，合格后，立即進(jìn)行面層噴護(hù)施工，同一段噴涂順序應(yīng)由下而上[1]，噴涂時，噴頭與受噴面垂直，宜保持0.6～1.0 m 的距離，噴涂厚度一次應(yīng)不小于40 mm。操作人員要控制好水灰比，混凝土表面保持平整，不出現(xiàn)干燥的斑點或流動的現(xiàn)象。工法實施后效果如圖2 所示。

圖2 工法實施后效果

底部搭接范圍內(nèi)的鋼筋先不噴混凝土，在與下層鋼筋網(wǎng)搭接綁扎后，再將混凝土同時噴入下層壁面，混凝土接縫部分做成45°角斜面搭接。

噴射混凝土終凝2 h 后，再進(jìn)行3～7 d 的灑水養(yǎng)護(hù)。面板混凝土強(qiáng)度等級不低于C20，最大粒徑不大于2.0 cm 的混凝土粗骨料。

4.3 材料與設(shè)備

本工法所用材料應(yīng)符合國家有關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)規(guī)定。（1）南側(cè)邊坡加固：挖掘機(jī)CAT326D、14 t 隨車吊、焊機(jī)采用7.5 kW 交流焊機(jī)。（2）土體加固用鋼管規(guī)格：6 000 mm（長）×100 mm（直徑）×2.0 mm（壁厚），鋼筋網(wǎng)片及加強(qiáng)筋的規(guī)格型號同原支護(hù)設(shè)計。（3）輕型井點降水設(shè)備：7.5 kW 真空降水泵、φ40 mmPVC 給水主管、φ32 mmPVC 給水支管（7.5 m/5.5 m）、潛水泵、鐵皮桶、PE 白色地龍水帶、空壓機(jī)、鑿孔沖擊管。（4）管井施工機(jī)具設(shè)備：JZJ-100 鉆井機(jī)，4 kW 潛水泵，具體以現(xiàn)場實際布設(shè)為準(zhǔn)。

4.4 質(zhì)量控制要點

1）所有進(jìn)場材料和機(jī)械設(shè)備都要有質(zhì)量合格證等相關(guān)證明書。

2）施工時，及時、如實、準(zhǔn)確地記錄相關(guān)信息，并由監(jiān)理工程師驗收簽證。

3）加強(qiáng)對現(xiàn)場建筑材料的管理，對進(jìn)場的材料嚴(yán)格執(zhí)行進(jìn)料檢驗程序，確保建筑材料質(zhì)量符合設(shè)計和規(guī)范要求，并對所有材料的合格證書和材料單進(jìn)行歸檔。

4）嚴(yán)格按照設(shè)計配合比配料，采用精確計量工具。

5）如注漿過程中出現(xiàn)路基隆起現(xiàn)象，應(yīng)立即停止打孔注漿，并對原因進(jìn)行分析，制定應(yīng)對措施，減少注漿量，降低注漿速度。

6）注漿時，嚴(yán)格按照設(shè)計要求控制注漿量[2]，出現(xiàn)跑漿現(xiàn)象時，要進(jìn)行補(bǔ)漿，保證注漿量達(dá)到設(shè)計要求。

7）每道工序都由專人進(jìn)行施工備案。

8）專業(yè)施工隊伍進(jìn)場后，應(yīng)及時和項目工程部對接，商榷和優(yōu)化施工措施，在規(guī)范允許范圍內(nèi)保證其針對性和可操性。

9）開挖過程中，如遇到嚴(yán)重的涌水涌沙情況，可以增加雙排鋼管實現(xiàn)加固，鋼管上部堆砌沙袋，并在外側(cè)覆蓋土工布，用鋼筋網(wǎng)片壓緊，起到防止沙土流失的效果。

4.5 安全技術(shù)措施

1）施工期間，按要求進(jìn)行基坑監(jiān)測[3]，收集邊坡沉降、移位等信息，并進(jìn)行反演和測算，及時采取相應(yīng)措施確保邊坡安全。

2）應(yīng)注意土方開挖與基坑支護(hù)的配合，確保噴護(hù)混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后再開挖，確保開挖面的穩(wěn)定。

3）在坡頂2.0 m 范圍內(nèi)不堆重物，以防坡頂應(yīng)力集中。

4）坡頂?shù)孛骓氂不?，并做好防水措施，?yán)禁地表水滲入邊坡土體，引起邊坡土體應(yīng)力急劇下降。

5）嚴(yán)禁高空拋擲構(gòu)配件，構(gòu)配件上下運(yùn)送均通過安全通道進(jìn)行。

6）為防止高空墜落事故的發(fā)生，基坑臨邊防護(hù)設(shè)施要搭設(shè)牢固、能起防護(hù)作用的臨邊護(hù)欄。

7）嚴(yán)格按照專項施工方案規(guī)定的挖深落實基坑各層的開挖深度，嚴(yán)禁超深開挖。

8）施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)機(jī)械的安全操作規(guī)程、臨時用電操作規(guī)程，配備專業(yè)焊工、操作工，避免因設(shè)備電纜涉水而出現(xiàn)觸電事故。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

管棚支護(hù)工法施工容易、適用性高，較傳統(tǒng)的止水帷幕施工工期短、成效快，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

拉森鋼板樁支護(hù)方案中，支護(hù)范圍長90 m，鋼板樁長度為12 m，單根鋼板樁有效寬度0.4 m，共需要鋼板樁225 根，打拔費500 元/ 根，每根租賃費12 元/d，租賃周期100 d。鋼板樁運(yùn)費1 000 元/車，共需4 車；打樁機(jī)進(jìn)出場費2 000 元/ 臺次，吊車進(jìn)出場費5 000 元。鋼板樁每臺班工效400 m/ 臺班，共需7 個臺班。費用核算如表1 所示。

表1 鋼板樁方案費用核算表

在該工法支護(hù)方案中，支護(hù)范圍長度90 m，采用6 000 mm×100 mm×3.0 mm 鋼管，平均每個樁間土設(shè)置2 層鋼管，共需要8 根，共有60 處樁間土，共需要480 根，每根含運(yùn)費70 元。挖掘機(jī)臺班費500 元/ 臺班，共需要7 個臺班。費用核算如表2所示。

表2 管棚法方案費用核算表

利用富水層沙土地質(zhì)深基坑管棚式支護(hù)施工工法，在確保安全和質(zhì)量的前提下，有效破解了基坑開挖因樁間土坍塌、涌水而無法施工的問題，達(dá)到施工進(jìn)度大大加快、工期費用降低的效果。

5.2 社會效益

通過此工法，幫助項目攻克施工難題，助力項目團(tuán)隊順利履行合同要求，得到了監(jiān)理、業(yè)主以及外部專家的一致認(rèn)可，提升了公司的社會形象。本工法在施工實踐的基礎(chǔ)上編制而成，具有廣泛的應(yīng)用價值和施工指導(dǎo)作用。

6 結(jié)論

根據(jù)項目實際應(yīng)用情況，該工法具有以下特點：（1）將隧道工程常用的管棚技術(shù)應(yīng)用到深基坑支護(hù)，在行業(yè)內(nèi)屬首次，是在技術(shù)引用方面的創(chuàng)新；（2）較傳統(tǒng)的止水帷幕及鋼板樁施工支護(hù)方式，具有施工周期短、見效快的優(yōu)點，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著；（3）該工法施工期間，應(yīng)確保管井點降水作業(yè)正常進(jìn)行，并視坡面水量情況，配合輕型井點降水效果更佳。

綜上所述，管棚法支護(hù)在富水層沙土地質(zhì)深基坑支護(hù)工程中的成功應(yīng)用經(jīng)驗值得同類工程推廣和借鑒。