摘要：本文结合工程实例对土石方开挖与基坑支护的具体施工技术与方案进行了探究，对工程施工所采用的多种支护结构进行了具体分析，经现场实施，具有较好的经济效益和社会效益，以供类似工程借鉴。
关键词：基坑支护；土石方开挖；施工技术
1工程概况
本项目建设场地位于深圳市宝安区松岗街道，南侧有滇西北直流输电工程东方换流站，东侧有五指耙水库，排水管道，采用顶管施工及大开挖。顶管施工管径采用DN1650、D1350钢筋混凝土钢承口管（Ⅲ级），总长1075米；大开挖施工管径采用DN1650、D1350钢筋混凝土钢承口管（Ⅲ级），总长169米。管道接口方式采用橡胶圈接口，支护方式采用拉森钢板桩桩长12m、止水帷幕旋喷桩桩长分别4m、5.5m。根据土质条件选择机械顶管施工或人工顶管施工。排水渠L*B=1500*1500mm，两处总长200m，钢筋混凝土结构，支护方式采用拉森钢板桩桩长12m。
根据地质勘察报告，场地内的地层自上而下为：①第四系素填土层（Qml）、②冲洪积层（Qal+pl）、③残积层（Qel），每个岩土层分别按岩土层代号、岩土名岩性描述如下：
①第四系素填土层（Qml）
素填土：褐黄色、土黄色、褐红色和灰黑色，稍湿，欠固结，松散-稍密，主要由黏性土组成，局部含有少量砖块和砂砾，岩芯采取率90%～92%。厚度介于0.90米～5.00米，平均2.38米。
②第四系冲洪积层（Qal+pl）
淤泥：灰黑色，饱和，软塑状态，粘粒为主，含少量腐殖质，略具腥臭味，岩芯采取率约90%。厚度为1.20米。
粉质黏土：褐黄色、土黄色，湿，可塑状态，土质较均匀，局部含有少量砂砾，切面较光滑，干强度较高，韧性较高，岩芯采取率90%～92%。厚度介于1.90米～7.20米，平均4.03米。
③第四系残积层（Qel）
砾质黏性土：黄褐色、灰白色，湿，可塑-硬塑，由花岗岩风化残积而成，稍有光滑，干强度中等，韧性中等，遇水极易软化，岩芯采取率90%～96%。层厚介于3.10m～12.40m，平均厚7.22m。
2施工部署
本工程土石方开挖深度达到3.68至5.18m，开挖Y5处后将形成深基坑，为保证施工安全特分段对边坡进行支护设计。其中Y1至Y6开挖钢板桩支护平面图及剖面图分别如图1、图2、图3所示。其中排水渠剖面（无支护）、基坑深度约为1.83至3.51m，沉井剖面、基坑深度约为6.2至9.5m。
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图1
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图2 图3
3土石方开挖
3.1管道施工工艺流程
测量放线→打设钢板桩→沟槽开挖及支护→管道基础施工→铺设管道→检查井施工→沟槽回填
3.2测量放线
根据设计施工图，测设管道中心线和检查井中心位置，设立中心桩。管道中心线和井中心位置经施工单位自检合格后报监理复核，合格后方可在施工中使用。
根据施工管道直径大小，按规定的沟槽宽度测放出边线，开挖前用石灰划线来控制，对于井位置的确定通过在沟槽外两侧设置控制桩来进行控制，并记录两桩至井中心的距离，以备校核。
3.3打设钢板桩
施工打板桩前应查明地下管线或地下构筑物，如有，先将管线外露，采取施工保护措施后再打设，或局部跳空采取其它支护措施。打设时，若出现板桩入土过慢，应查明原因，进行处理方可继续施打。
3.4沟槽开挖及支护
沟槽开挖采用挖掘机进行，确保土方开挖远离沟槽，对沟槽减少影响。挖土深度至2.5m时，应先距地面1.0~1.5m处撑一道支撑。管顶上的支撑与管顶净距不应小于20cm，离基础面上20cm处加设一道临时支撑。沟槽挖土与支撑密切配合，做到随挖随撑，防止槽壁失稳而导致沟槽坍塌。挖掘机挖土时，采取后退式挖土方法，严禁挖掘机进入未设支撑的区域开挖。开挖的土方原则上就地单侧堆置，但堆放高度不超过1.5m，土方堆置不下，增加一台购机二次进行倒运，施工时严格进行控制。堆置点离坑边距离不小于2m，以减小沟槽边堆土对沟槽壁侧向土压力，以确保沟槽的稳定性。
4挂网喷混凝土
4.1挂网喷射混凝土
（1）地下室基坑锚喷面层喷射混凝土，厚度100mm；训练塔基坑喷射混凝土厚度为50mm。
（2）喷射混凝土强度等级C20，水泥采用PC32.5复合硅酸盐水泥，水泥、砂、石子配合比例为1：2：2.5。
（3）地下室基坑锚喷面层钢筋网按Φ8@200×200布置，短土钉端头设水平向2Φ16加强钢筋。
（4）坡顶反压宽度约为800mm，并设置一排Φ16HRB400级钢筋短土钉，长1m，间距1.5m。
4.2注浆钢筋短土钉
（1）采用HRB400钢筋，钢筋直径25mm。钢筋土钉施工前，应按照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）附录D的要求进行土钉抗拔试验。
（2）土钉采用预钻孔普通钢筋全粘结土钉，采用短土钉钻机成孔，必要时采用跟管钻进。与水平方向倾角为15°，沿土钉轴线方向每1.5m设置一个对中支架，钻孔直径110mm，孔位偏差不大于20mm，钻孔偏斜度不应大于5%，钻孔深度超过土钉设计长度应不小于0.5m。
（3）灌浆前应进行清孔，可采用高压风将钻孔内的泥尘清除干净，注浆管应与杆筋同时放入孔内，注浆管端头到孔底距离宜为100mm，杆筋制作前要求对钢筋进行除污、除锈处理。
（4）注浆采用纯水泥浆，水泥采用P.O42.5R普通硅酸盐水泥，水灰比宜为0.45～0.55，可选用相应掺加剂，以增加浆体的流动性和可泵性，注浆压力宜控制在0.5～0.8MPa左右，浆体材料28d无侧限抗压强度不应低于25MPa，常压注浆，要保证浆液饱满，不得有里空外满的现象。
（5）钢筋土钉的防腐处理：对于钢筋需要进行除污、除锈处理，水泥浆的保护层不小于25mm；关于支护结构防腐措施的未尽说明，参考相关规范及规程、技术要求进行。
5拉森钢板桩施工
5.1钢板桩的检验、吊装、堆放
（1）钢板桩的检验
桩打入前应将桩尖处的凹槽底口封闭，避免泥土挤入，锁口应涂以黄油或其它油脂。对于年久失修、锁口变形、锈蚀严重的钢板桩，应整修矫正；弯曲变形的桩可用油压千斤顶或火烘等以减少打桩过程中的困难方法进行矫正。
（2）钢板桩吊运
装卸钢板桩宜采用两点吊。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，并应注意保护锁口免受损伤。吊运方式有成捆起吊和单根起吊。成捆起吊通常采用钢索捆扎，而单根吊运常用专用的吊具。
（3）钢板桩堆放：钢板桩堆放的地点，要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固的场地上，并便于运往打桩施工现场。堆放时应注意：
①堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便；
②钢板桩要按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；
③钢板桩应分层堆放，每层堆放数量一般不超过5根，各层间要垫枕木，垫木间距一般为3-4米，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过2米。
5.2施工放样
为保证钢板桩施打位置准确无误，沟槽开挖后底部须大致平整，技术人员定位后，洒白灰线，为防止白灰线受施工过程中浇水冲洗影响，需要每在中心线上每两米插一个钢筋头，保证位置准确。
5.3铺设钢板
静压力植桩机施工前，必须放置在钢板上并保证水平，钢板厚度为30毫米，宽2米，长4-5米，两块钢板分两侧放置，中间空出1.3米的一条缝，作为压桩的起点。
5.4桩机就位
钢板铺放完成后，将静压力植桩机吊放到钢板上，四条支腿分两侧跨在钢板之上，并调整机器，保证水平气泡居中。
5.5桩机配重
桩机摆放好后，需要对其配重，因为桩机自身较轻，自身重力无法克服施加的压力，就无法把钢板桩压入土体里，配重使用现场的钢板桩，
5.6压桩
压桩前，首先将机器的液压油管、电缆线与机器连接，并对机器做细致检查，一切正常有，开始压桩作业，压桩采用25T汽车吊配合进行，吊车起吊钢板桩喂桩，操作人员按照放样的中心线，开始压桩操作，施工过程中，使用经纬仪配合检查压入过程中的垂直度。压入过程中应注意压力的大小，并边压边浇水润滑钢板桩，减小摩擦阻力，压入时可适当提拔，反复压入，以保证拉森钢板桩卡口闭合和垂直度，做到万无一失。
5.7桩机骑桩
打完三根拉森钢板桩后，就可以取消配重，骑桩作业了。吊车将配重用的钢板桩移开，将桩机放置于插好的钢板桩之上，桩机利用咬齿咬住钢板桩，与之形成一个整体，借助桩的抗拔力以抵抗摩擦阻力，达到将桩压入土体的效果。
5.8封口
按照以上操作继续施工，知道施工完成，封口处设在进出洞加固体范围内。当施工到最后20根桩时，要用卷尺丈量尺寸，适当做出调整，以保证最后一块能与第一块卡口闭合，达到良好的止水效果。
5.9拔桩
地下结构施工完成后，养护达到一定强度，静压植桩机开始拔桩。拔桩时注意控制拔桩速率及拔后回填工作，防止不均匀沉降而影响建筑质量，对桩缝做灌浆处理，拔后拉森桩及时清理外运，做到场地干净，预计不能拔除量约占总量的20%。
5.10回填灌浆
钢板桩拔出后，缝隙必须立即处理，避免土体移动引起路面沉降、裂缝等，回填灌浆采用压密注浆。
6高压旋喷桩（单管旋喷）施工
高压旋喷桩（单管旋喷）施工主要施工技术措施
①测量定位
先破除路面砼，再依据控制桩和设计图，准确放出旋喷桩孔位。
②钻机就位、钻孔
先施工内排桩，钻孔（旋喷）必须隔桩（跳桩）进行，旋喷完成7天后才能进行补桩。
根据现场放线使钻杆头对准孔位中心，钻机就位后必须作水平校正，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，保证钻孔的垂直度偏差不超过1％。在校直纠偏检查中，利用垂球（高度不得低于2米）从垂直两个方向进行检查。钻进成孔，孔径为φ89~200mm，严格按已定桩位进行成孔，平面位置偏差不得大于50mm。
③引孔
根据地勘报告，存在较厚的砂砾卵石层，地质条件较差，成孔后需要进行引孔，采用跟管钻进下Φ100PVC管再拔出导管，最后在PVC管中下入喷射管进行高压旋喷。
④插管、试喷
插管：引孔后插入旋喷管，首先进行低压（0.5MPa）射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常，确定施工技术参数。
注浆材料：普通硅酸盐水泥P.O42.5，水泥浆（单液）水灰比按设计要求，设计无要求时水灰比为0.8～1.0。首先将水加入桶中，再将水泥和外掺剂倒入，开动搅拌机搅拌10～20分钟，而后拧开搅拌桶底部阀门，放入第一道筛网（孔径为0.8mm），过滤后流入浆液池，然后通过泥浆泵抽进第二道过滤网（孔径为0.8mm），第二次过滤后流入浆液桶中，待压浆时备用。
⑤高压旋喷注浆、提升
喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，高压泥浆泵压力增到施工设计值（20～30MPa），底座喷浆30s后，边喷浆边旋转，同时严格按照设计和试桩确定的提升速度提升钻杆。
⑥废弃浆液处理
喷射注浆施工中，将产生不少废弃浆液。为确保场地整洁和顺利施工，在施工前拟在场地内设置泥浆池，泥浆在施工中抽排汇入泥浆池中，待泥浆固结后再外运处理。
⑦冲洗机具
当高压喷射注浆完毕，应迅速拔出注浆管彻底清洗浆管和注浆泵，防止被浆液凝固堵塞（因故停工3h时，妥善清洗泵体和喷浆管道）。
⑧移动旋喷机具至下一孔位。
7水泥搅拌桩施工
（1）测量放样
施工前，根据设计图纸，定位放线，开挖沟槽，然后放第一组桩柆，根据设计图纸尺寸带线。
（2）制备水泥浆
水泥用量按设计标准为土体质量的15%，水灰比为1：0.55。施工中加水可使用定量容器进行用水量控制。
（3）预拌下沉喷浆
待水泥搅拌桩机的冷却水循环正常后，启动搅拌桩机电机，放松搅拌桩机吊索，使搅拌桩机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制。下沉速度≤0.8m/分，工作电流不应大于70A。开始喷浆搅拌，喷浆过程中，不断搅拌水泥浆。随时观察设备运行及地层变化情况，钻头下沉至设计深度位置时，停止钻进。
（4）提升喷浆
提升钻头喷浆。喷浆过程中，不断搅拌水泥浆，防止其离析，并通过电脑自动计录，喷浆量，离地面50cm时，停止喷浆。
（5）三次搅拌喷浆
第二次喷浆完成后，继续三次下沉钻头进行补浆喷浆，搅拌至设计位置深度。
（6）四次搅拌喷浆
搅拌至设计位置深度后。进行第四次提升搅拌，进一步拌和均匀。孔深范围内各段补浆量由电脑自动控制，并保证四次喷浆完成后，各段喷浆量相等，水泥浆刚好使用完毕。
（7）清洗
若桩机停止施工或施工间歇时间太长时，向水泥浆搅拌桶中加入清水，开启灰浆泵，清洗全部管中残存的水泥浆。直至基本干净。并将粘附在搅拌头的软土清洗干净
（8）移位
桩机移至进行下一桩位，重复进行上述步骤的施工。
8基坑监测
（1）施工中，必须对基坑进行全过程监测。
（2）监测的主要项目有：建筑物沉降及水平位移、支护结构水平位移。
（3）基坑开挖前布置基坑地面的监测系统，支护结构监测在施工期间应按有关规范规定及时布置并进行监测工作。
（4）及时整理监测成果，并报甲方和设计单位，以便对边坡支护进行动态设计、信息化施工。
（5）监测频率为一般的地面巡查每天1次，精确的水平及沉降观测在开挖期间及支护结构完成后在基础施工完成前3天一次，在地下室建设工程中可减少至5~7天一次，大~暴雨期间或出现异常情况时，应及时加密监测频率。
（6）监测工作由第三方具有相应资质的单位进行。发现异常情况及时通知施工方和设计人员。
（7）支护结构顶部水平和竖向位移监测点的布置间距为10~20m；地下水位监测点布置间距为15~25m；基坑周边建（构）筑物的监测点应布设在建筑物角点、中点，沿周边布置间距为6~20m，或者每隔2~3个柱基设点，监测点应能充分反映建（构）筑物的布均匀沉降，每个建（构）筑物的监测点不应少于3个；周边管线的监测点应根据管线的重要程度进行布置。
9结语
本工程基坑支护施工难度大，在施工中充分利用了基坑平面布置及剖面结构上的特点以及基坑支护结构的空间效应，采用多种支护结构相结合，使得基坑支护结构施工方案更加安全、经济、合理。
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论文作者:朱培亮
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/21
标签：钢板论文; 基坑论文; 沟槽论文; 水泥浆论文; 钢筋论文; 钻孔论文; 桩机论文; 《基层建设》2020年第1期论文;