组合边坡支护结构施工应用技术

胡国联

湖北工业大学在职研究生 湖北黄石 435000

组合边坡支护结构施工应用技术

胡国联

湖北工业大学在职研究生 湖北黄石 435000

介绍了某选矿厂工程浓缩池、泵房及地下通廊基坑围护结构的施工，阐述了组合边坡支护结构在浓缩池、泵房及地下通廊基坑边坡围护结构中的施工应用。

组合支护 井点降水 井点布置 拉森钢板桩 钢围檩支撑 维护结构

常规的边坡维护技术常采用井点降水技术、混凝土抹面护坡技术、混凝土旋喷桩和地下连续墙等支护结构中的1～2种结构做为深大基坑的开挖支护结构，但在施工过程中，由于不同地质结构条件和周边结构建筑物的限制，深大基坑的支护结构选择和施工应用技术的完善性、可靠性和对周边结构的地质影响作用成为深大基坑开挖支护结构选择和组合应用的先决条件。我单位施工的某选矿厂工程浓缩池、泵房及地下通廊基坑围护结构就是通过基坑开挖的综合条件选择了井点降水技术、混凝土抹面护坡技术和拉森钢板桩支护技术这三项边坡支护技术共同应用于该深大基坑的支撑围护，具备施工过程安全可靠，施工进度快捷，施工方法明确简单的施工特点，值得总结并形成技术成果，现将该工艺的施工应用情况予以介绍。

1 工程概况

该选矿厂工程浓缩池、泵房及地下通廊基坑结构浓缩池直径60m，池心最深处13.71m，泵房底最深处为15.4m，二者通过地下通廊连接。根据地质报告，浓缩池结构地下水较为丰富，属于潜水层，水位高度-2.5m，为保证基坑土方正常开挖和围护桩顺利施工，在土方开挖前一周打设31眼喷射型井点实施降水，井直径300mm，深度25m，采用200Qj-32/5型高压扬程泵作为降水主要机具，将水降至-15.9 m以下。根据土层性质及土层分布情况，开挖形式为自然地坪以下7m，分二级实施1∶1放坡开挖，坡壁采用C15素砼进行护坡增固，坡底砌设排水沟、集水井及时排放积水。在-7.6m施工碎石平台并施工深12m的拉森钢板桩，在钢板桩基坑开挖时随土方开挖进展布置三道围檩支撑以增强围护桩的钢度。为确保拉森桩的止水效应，在分向连接处采90度角桩过渡保证围桩的密闭性。待结构施工完毕并达到回填强度后拆除钢板桩支护进行回填施工作业。

2 组合支护技术的施工工艺流程

该选矿厂工程浓缩池及附属工程基坑开挖支护采用井点降水技术、混凝土抹面护坡技术和拉森钢板桩支护技术这三项边坡支护技术共同应用于该深大基坑的支撑围护，主要施工工艺流程如下：

3 井点降水施工

3.1 井管埋深计算

井管埋设深度H：H≥H 1+h+iL+l(建筑施工计算手册4-22)

h=0.5m—基坑中央最深挖掘面至降水曲线最高点的安全距离，机械开挖一般取0.5m；

i—降水曲线坡度，取i=1/10；

L=15.m—井管点中心距基坑中心的短边距离；

l=7m—滤水管长度。

H≥21.4m+0.5m+15×1/10+7

故：H≥30.4m；钻井深30.4-5.5=24.9m，取25m

3.2 基坑涌水量计算

根据现场实际情况，为简化计算，采用无压非完整井群井涌水量计算公式水量，涌水量计算公式为，根据现场数据计算，Q=41816m3。

3.3 井点降水管数量计算

3.3.1 单根井点降水管出水量计算

3.3.2 井点降水管总数量计算

3.3.3 井点降水管布置

（1）排水管道布置

排水管采用Φ100钢管和Φ100橡塑管，在基坑边采用钢管，离基坑较远则采用橡塑管。基坑排水通过排水管排至主集水井，再通过厂内主雨排水管线排至厂外明渠。布置形式见图1。

（2）降水井施工布置

① 间距、孔深：降水井间距约为8.00m，管井孔深25m,沿基坑周边布置。

② 孔径：管井孔径为300mm。

③ 井管：管井均下入内径250mm的聚氯乙烯塑料管。

④ 滤料：在井管外围填入直径1～4mm的卵石滤料或3mm的石屑。

⑤ 抽降方法：沿四周的降水孔（可根据现场具体实际情况，为加速降水，先期可采用抽水，视降水效果后期可采用间断性抽水）。

3.3.4 井点降水施工

（1）定位放线由测量人员负责，根据降水井平面图测设各个降水井及观测井位置，并用石灰做好记号。

（2）钻机采用掏管机，钻孔孔径为600mm，孔深根据管井深度适当增加1～2m，为27m。首先根据在已标示的管井处挖井口，然后安装护筒，再用吊车将钻机就位，开始钻孔，直至孔深达到设计要求。

（3）下井管：钻孔完成后，应立即下井管，下管时要扶正，与井壁保持同心，不偏离，井管要下到位；井管下完后用结实物品，如纺织袋将井口封好，避免落入杂物，同时做好填卵、洗井安装水泵抽水等后续工作。

4 基坑土方整体开挖施工

在第一次土方开挖前一周实施降水，井点降水将地下水位降至基底设计标高500mm以下时可进行基坑整体土方开挖，开挖方式为由泵房向浓缩池方向一次性开挖成型。并及时修坡，铺设素砼，挖设排水沟。预备8m钢板柱和彩条布防止塌陷，及时采取措施，基底开挖至-7.6m后铺垫500厚碎石垫层平台为后续拉森钢板桩施工创造条件，与此同时开挖坑底排水沟和积水井，及时抽排坑底积水避免基底土体扰动。如果发现坡壁有不稳定现象，及时打设土钉和喷锚对坡壁进行增固。施工形式见图2。

5 拉森钢板桩施工

5.1 施工准备

（1）施工前配合测放出打桩的轴线，确定标高，办好签证手续。

（2）施工前必须平整好场地，开挖排水沟，做好地下障碍物的清理。

（3）桩机机组人员应检查桩机运转是否正常，所有线路、管线是否畅通。

（4）施工人员进入工地前应做好三级安全教育培训工作。

（5）合理安排施工流程，保证施工机械设备及拉森桩进出道路的畅通。

5.2 拉森钢板桩施工

5.2.1 机械手打、拔4#拉森桩（小齿口）施工工艺

（1）机械手（PC-400）沉桩时，先放下夹具，咬住钢板桩，用挖机臂提升振动锤。使之竖直，插入土中；松开控制油泵。矫正钢板桩的垂直度，钢板桩垂直后，重新启动控制油泵。夹紧钢板桩。移动钢板桩，放之样桩位置。启动振动锤，将桩振入至要求标高。

（2）拔桩时，在振动锤上挂一根保险丝蝇（5分），用机械手上的夹具咬好钢板桩，启动控制油泵，夹紧钢板桩，启动振动锤。拔至1m高时，用钢丝蝇捆住钢板桩并用卸扣锁好钢板桩。启动振动锤，拔出钢板桩，移至倒桩位置，松开夹具，慢慢放下钢板桩。

5.3 钢板桩内支撑的安装和拆除

（1）钢支撑布置在钢板桩下－2.5m处，根据现场地板和墙板施工的具体情况，采用设置不同的钢支撑。

（2）工作面挖出后，在围护桩上用墨线弹出围檩中心线标高，焊接围檩支架。然后安装围檩。

（3）根据土方开挖段，及时配齐该开挖段所需的支撑及垫块等件，并将钢管装配到设计长度，等待工作面挖出后进行安装。钢支撑采用HW 400×400×13×21型钢制作。

（4）支撑安装采用一台履带吊吊装，为确保支撑做到轴心受力，根据实测支撑两头中心点位置，量出两点实际下料长度制作拼接使用的钢管。

（5）支撑焊接部位必须保证连接强度并做好观测记录和试验检验，确保支撑构件整体受力强度满足支撑要求和施工安全。

6 拉森钢板桩内土方开挖

（1）拉森钢板桩维护结构施工结束后，进行钢板围护桩内土方开挖，基底开挖至-10.5m，在开挖进尺的同时做好第一道、第二道围檩安装，安装第一道支撑后对整体围护钢板桩实施监测，严格测定围护桩的位移量，和变形情况，如出现变形和位移不能满足支撑要求和强度则立即安装第三道支撑以增加维护钢板桩的整体强度。施工形式见图3。

（2）待钢板围护桩内土方开挖至-10.5m，第一和第二道支撑施工完毕，支撑结构稳固，地下水涌渗量不明显，具备施工条件时，最后开挖至设计基底标高，修坑采用小型挖机直接入坑开挖，坑内有少量积水时采取排水沟和积水井抽排，人工配合清底。基底达到设计标高且验收合格后立即进行垫层和结构施工，避免基底土体受到扰动。施工形式见图4。

7 基坑验收

基坑土方开挖完成后，基坑围护结束将工作面移交结构施工班组施工，按照设计及相关基坑围护验收规范，由建设方、设计方、监理和施工单位共同参与验收合格后会签资料存档，对于正在运行井点降水实施连续运转，保证达到降水要求，拉森钢板桩围护系统则密切观测其位移和变形情况，如有局部区城产生过量变形或出现塌陷情况，应及时针对变形原因采取补救措施或增加结构支撑以确保基坑围护结构稳固，创造施工工作面以利结构部分顺利施工。

8 基坑围护结构拆除和土方回填

（1）拉森钢板桩第一层围护待工作面内的结构达到回填要求强度后方可拆除，先拆除内支撑，再依顺时针方向逐根拔出钢板桩，拔出的钢板顺序运出基坑移至指定场地堆放整齐。

（2）基坑整体回填按照GB50202-2002《建筑地基基础工程施工质量验收规范》要求执行，回填压实度和平整度要满足设计要求。

（3）回填结束经验收合格后可施工周边附属构、建筑物。

该选矿厂工程浓缩池、泵房及地下通廊基坑结构采用组合边坡支护结构施工，施工过程明确且组织有序，能够快速开展出施工工作面，充分发挥施工作业效率，通过网络动态控制，随时调整不合理的工序安排，保证流水施工的顺畅，最终提前20d完成了基坑开挖的施工，该工艺具有基坑支护结构稳固，结构施工作业面充裕，基坑内作业安全可靠的特点，工程质量得到了业主、监理和设计院的一致好评，创造了良好的经济和社会效益。

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1672-9323（2013）01-0084-03

2013-01-06）