深基坑一次开挖技术在工程中的应用

郑永春

(山西四建集团有限公司，山西太原 030012)

1 工程概况

本工程位于太原市南中环街与滨河东路交汇处，西靠太原市汾河公园，是太原市交通的重要线路，其地理位置十分重要。我项目部施工基坑深度为13.5 m，地下土质为淤泥质土，含水率大，渗水系数差，基坑施工南边、西边临近既有公路，临近既有公路运行动载对基坑会造成一定影响，增加了基坑的不稳定性，容易造成基坑坍塌。施工中深基坑施工按照安全等级二级基坑执行。在深基坑开挖和施工过程中进行临时性基坑支护，支护时需考虑深基坑水平变形、竖向裂缝及对周边建筑物的沉降等影响情况。

2 难点分析

1)基坑地质情况复杂，地下土质大部分属于淤泥质土且地下水渗透系数极小，潜水水位埋藏较浅。如施工中采取的技术保障和安全措施不当，极易造成土体滑移，从而带来基坑坍塌、基底隆起和管涌等一系列质量安全问题，必须引起高度关注。2)基坑开挖正值雨季，降水量丰富，在淤泥质基础开挖的过程中，既要保证基坑支护的稳定性又要达到止水效果，难度很大。3)基坑开挖深，基坑距离既有公路近，一旦失稳，势必影响既有车辆行车安全。

3 深基坑一次开挖技术应用

3.1 问题的发现

工程开工前，组织项目成员考察和调研了多个同类型工程，并对深基坑开挖出现的问题，召开了专题会议，邀请勘察设计单位、深基坑检测单位、监理公司、其他相关单位技术人员及我单位专家共同参加，根据以往施工经验、现场情况等，对本项工程可能产生的问题进行分析、总结、归纳为六大类，具体问题见表1。

从表1可以看出，“基坑土体位移超标”和“基坑四周渗水严重”是影响安全质量的症结所在。

表1 深基坑坍塌问题调查表

3.2 方案选择

由于本工程西临我市水资源充沛的汾河公园，地下水资源丰富，且地下土质为淤泥土，经综合考虑，我项目部深基坑施工处理选用插打普通钢板桩或拉森式止水钢板桩，再选取相应的支撑类型，开挖深度为13.5 m的深基坑，方案比选如表2所示。

从表2可以判断，使用拉森式止水钢板桩比普通钢板桩综合效果要好，由此，我项目部选择使用拉森式止水钢板桩。

表2 方案比选情况表

3.3 实施

3.3.1 根据计算确定合理的支护方式

根据盾恩法求桩的入土深度t:

由公式 γHKa(hi+t)=γ(Kp－Ka)t2。

Ka=tan2(45°－φ/2);Kp=tan2(45°+φ/2)，经计算确定13.5 m深基坑所需止水钢板桩长度为24 m，并确定了支撑类型。基坑支撑方式见表3。

表3 基坑支撑方式

3.3.2 制定合理的深基坑开挖措施

1)土方采用普通挖掘机配合长臂挖掘机开挖，长臂挖掘机臂长18 m，挖斗方量0.8 m3，分层分区连续施工，并对称开挖，土方开挖至钢板桩顶以下1 m处，进行围护支撑施工。2)基坑周边严禁堆载。3)基坑边设排水沟，基坑内设集水井。4)土方开挖过程中对基坑的支护结构进行密切监测。

3.3.3 对操作人员进行详尽的技术交底

将开挖注意事项以技术交底形式下发给所有挖掘机操作人员，要求所有操作人员熟练掌握技术交底内容，并进行考核，考核合格后上岗。组织打桩人员进行培训，现场施工时，由技术人员旁站监督，严格执行深基坑施工方案有关钢板桩打设的条款。

3.3.4 现场作业有专人指挥

整个开挖施工过程中，现场技术员和班组负责人要全程进行盯控，认真检查，确保开挖过程顺利进行。

3.3.5 施工现场严格按设计形式进行支护作业

插打钢板桩前，将钢板桩位外1 m～2 m范围内地面土按1∶1坡度挖除1 m深卸载，形成截水沟，基坑内边开挖边布置围檩以及支撑，围檩采用双层350 mm×350 mm H型钢，第一层距原地面1.5 m，其余每隔2.5 m设置下一层围檩，钢垫板及腰梁与内支撑接触处采用满焊焊接;腰梁与钢板桩接触处采用隔一焊一。钢板与围檩、钢管撑之间焊接保证垂直、密贴。支撑采用φ630 mm(壁厚12 mm)钢管。

3.3.6 选择止水效果好的钢板桩，做到有效控制基坑内渗水

我们所选用的拉森Ⅳ型钢板桩具有良好的防水功能。

3.3.7 严格按方案进行施工

1)保证钢板桩的竖直度，使钢板桩贴合紧密，防止渗水。2)在钢板桩施工中，要控制桩的打入精度，设置由导梁和围檩桩等组成的导向架。3)钢板桩从一角开始逐块插打，每块钢板桩自起打到结束，中途不停顿。

增设单独加工的角桩，在钢板桩打设时，为保证钢板桩围堰能够闭合，在插打线路的最后2 m，调整钢板桩插打的平面角度直至角桩打入，围堰闭合。注意在打桩机吊起钢板桩时，要人工扶正就位。

3.3.8 增强横向支撑，增加支护稳定性

1)增强横向支撑，钢结构各部位牢固焊接，各支撑节点的焊接应采用满焊，并使其焊接强度不小于母材的强度，各钢板桩接头应互相错开，接头应进行处理，使其有与钢板桩截面相同的抗弯强度，施工过程中应采取措施防止腰梁及支撑脱落。2)腰梁围檩采用双道，以增加刚度。3)对深基坑的整体稳定性、抗倾覆稳定性、抗隆起能力、抗管涌能力以及基坑底部土的抗承压水稳定性分别进行验算，验算项目合格。

4 结语

选择止水钢板桩做支护，节省了资金投入，缩短了工期，并保证了深基坑一次开挖成功。施工一个深度为13.5 m的深基坑，使用止水钢板桩做支护与普通钢板桩相比较节约费用10万余元，施工工期缩短了5 d，既创造了较好的经济效益，又缩短了工期。

深基坑支撑体系稳定、有效，保证了基坑施工安全。操作人员熟练掌握操作技能，基坑开挖严格按方案执行，开挖过程中保证了基坑的稳定和工序的衔接。钢板桩竖直打入，贴合紧密，效果良好。支撑层数减少，作业空间增大，满足施工需求。

施工过程中，对基坑施工全过程进行基坑位移监测，检测点数240个，最大值45 mm，满足基坑土体位移不大于50 mm的要求，达到预期目标;同时，现场实际检查发现，开挖的深基坑基底干燥，无积水现象，积水量为零，基坑一次开挖成功。

[1]JGJ 33-2001，建筑地基处理技术规范[S].

[2]GB 50497-2009，建筑基坑工程监测技术规范[S].

[3]YB 9258-97，建筑基坑工程技术规范[S].

[4]JGJ 120-99，建筑基坑支护技术规程[S].

[5]JGJ 8-2007，建筑变形测量规范[S].