深基坑设计与施工要点

刘越锋

随着城市用地越来越紧张，人们对地下空间的利用需求的愿望越来越强。本文旨在通过工业项目的水池基坑支护工程为例，结合深基坑工程的实践，对其各项技术要点进行总结，尤其是如何做好支护体系的设计、施工、开挖土方等工作，所以这项工程的系统性和综合性较强，需要设计人员具有较强的专业技术优势。深基坑是指开挖深度超过5m（含5m），而有的虽然深度没有达到5m，但是当地质条件较为复杂，周围环境恶劣，和地下管线较为复杂时，也将其列为深基坑之列。

本文通过上海市闵行区某工业厂房项目为背景，介绍拉森钢板桩设计与施工要点。

一、项目概况

本工程为新建厂区，基坑为南北走向狭长型，周边较空旷，环境相对简单：①基坑东侧为拟建厂区内部，距拟建4层联合厂房25m，采用桩-承台独立基础，基础埋深-2.1m，桩采用PHC600AB型预制桩，桩长34m（桩基工程完成，地上结构尚未施工）。②基坑西侧紧邻建筑控制线，距用地红线3.0m。红线外为现状乡间小路，基坑距路边约7.9m，距埋深0.6m的10kV电缆约2.4m，距埋深1.2m的DN300高压燃气管4.8m。③基坑南侧、北侧均为拟建厂区内部。

二、深基坑设计要点

本工程±0.000相当于5.000m，整平后场地标高-0.400m。基坑总面积约490m2，围护共约为110延长米，大面积开挖深度5.95m，集水池区域开挖深度6.75m。基坑安全等级为三级，环境保护等级西侧为二级/其余三侧为三级。

（1）总体设计方案：本工程基坑围护设计采用拉森钢板桩+两道钢支撑的支护形式。

（2）支护结构：支撑体系本基坑开挖面积很小，平面布置采用对撑体系，围檩均采用双拼H488×300×11×18型钢，支撑均采用φ609×16钢管。

（3）围护体系：本基坑围护体系采用均采取15m长PU600×210热轧U型拉森钢板桩。

（4）基坑降水：本基坑采用单侧轻型井点降水，井管长度约6～7m；坑外设置排水沟和集水井进行明排水。

（5）深基坑支护的重点：需要监控外围高压燃气、高压电及临近的联合厂房的位移、沉降等数据。

三、深基坑施工要点

1.基坑围护施工要点

施工内容包括：拉森钢板桩、坑内加固、立柱、围檩、支撑、排水等。该阶段投入1台机械手，1台25t汽车吊，2台挖掘机配合施工。拉森钢板桩及型钢提前进场检验、矫正、处理并摆放到指定位置，并满足现场施工需要。本阶段计划投入劳动力22人。计划在10d内将基坑围护施工完成。

2.开挖施工要点

施工内容包括：挖土。该阶段投入1台长臂挖机和1台小挖机。土方开挖至设计标高后及时浇筑垫层及底板。

3.关键工序衔接顺序

整平场地，打设拉森钢板桩围护结构；开槽安装第一道水平钢支撑，并顶紧；开挖至第二道水平钢支撑底，安装钢支撑，并施加400kN预应力顶紧；开挖至坑底，及时浇筑垫层至围护边，并浇筑结构底板及素砼传力带；待底板达到设计强度后，拆除第二道钢支撑，浇筑雨水泵房结构至顶板（标高-1.650m）；待达到设计强度后，回填至第一道支撑底；拆除第一道支撑，施工剩余口部结构；回填覆土至设计地面标高，并拔除拉森钢板桩，压密注浆密实拉森钢板桩孔隙。

4.拉森钢板桩施工工艺流程

场地平整→拉森钢板桩位置定位放线→开挖沟槽→施打拉森钢板桩→安装导梁→施打拉森钢板桩至设计标高（桩身偏移拔出重新施打）→拆除导梁→放坡设置地表水排水措施→设置钢支撑→分层开挖→地下结构施工→换撑→拆撑→土方回填→拆撑→空隙灌浆。

5.拉森钢板桩施打

履带式拉森钢板桩施工机械，垂直于拉森钢板桩方向施打。液压振动锤，夹起钢板桩，根据放线位置，液压振动施工至指定标高。完成内部钢支撑，先支撑再进行开挖；完成内部降水；开挖过程中及时进行监测。重点注意如下：

一是在打入钢板时，需要利用履带式的机械进行施工，且在施工之前加强对现场实际情况的调研，切实掌握地下管线与构筑物等方面的位置、数量等情况，并将支护桩的中线准确放出。

二是在打桩之前，需要逐一检查每根钢板桩，及时地将锁扣处存在的锈蚀剔除，若钢板桩变形严重，需要做好对其的修复，若修复后还不能达标，则需要报废处理。此外，还要在打入之前对桩锁口内部做好油脂涂抹，这样才能更好地打入钢板桩，为后续拔出也提供便利。

三是在打入桩的过程中，应对每根桩的倾斜度做到随测随调，且斜度需要始终控制在2%之内，若偏斜较大无法调整，需要将其拔出重新打入。

四是为确保钢板桩能顺利合拢，需要在密扣的基础上，确保开挖后的入土在2m之上，并加强对检查井的检查，并对其四个角采用转角件进行固定和处理，必要时还要做好对其的密封，预防因为漏水而携带大量的泥沙而引发的地面塌陷。

五是在沟槽开挖之前，为预防钢板桩随着吐槽的开挖而被挤到的情况出现，需要在打入钢板桩之后，采用工字钢，将钢板桩连为一体，连接位置通常在桩顶下部1.5m处，并采用电焊将其牢固焊接，按照间距为5m的要求，采用空心圆形钢材，利用特制活动结节，把两侧钢板桩进行对称支撑，且在支撑过程中要拧紧活动节上安装的螺母，以确保钢板桩的垂直度达标，为沟槽开挖提供足够的工作面。

六是在开挖基础沟槽时，应对整个钢板桩运行的情况进行观测，避免出现明显倾覆、隆起等问题，并对出现的这些问题做好对称支撑的设置，确保开挖顺利进行，保障钢板桩桩位不会发生倾斜的问题。

6.支撑拆除施工要点

在拆除支撑时，由于在基坑支护结构中的内力变化较大，为确保基坑与周边环境安全，需要在拆除支撑后确保支护结构不会形成较大的受力突变的情况，并切实做好以下几个方面的工作：

一是在底板浇筑完成后，拆除角撑的连接杆件和对撑的八字撑，保留支撑的主杆件至地下室回填。

二是先分离支撑杆与围檩，再拆支撑杆，最后拆围檩。

三是围檩拆除时应逐段逐跨进行拆除，不应将与围檩相连的角撑、对撑全部拆除，防止围檩在拆除的过程中整段塌落。

四是拆除支撑时，其下楼板模板支撑（如有）不得拆除。

五是支撑穿墙位置焊接止水钢片。

7.监测基坑支护结构的具体内容

施工中需要切实强化对图形变形和围护结构的监测，并结合变形发展情况，对施工工艺做好调整和优化，着力实现信息化施工，在本工程中，为了强化基坑围护和开挖的有效性，主要是做好以下监测工作。

第一，基本工程内容：一是对深层土体的位移情况进行检测时，主要是为了掌握深层土体的位移情况，需要进行深层土体位移监测点的设置，孔深为20m，所以需要采用专业测斜仪做好对其的监测；二是在对基坑顶水平和竖向位移的监测时，每个顶监测点的间距为10～15m，在对基坑顶水平监测时，主要是采用全站仪，而竖向位移监测则采用水准仪；三是周边环境竖向位移监测：在东侧现状道路做好竖向位移监测的点的设置，并采用水准仪做好对其的监测；四是做好高位桩水平位移监测：在基坑周边高位桩顶设置水平位移监测点，并用全站仪进行监测；五是主义报警值控制：①深层土体位移累计＞70（50）mm，连续3d位移＞6（4）mm/d；②基坑顶水平及竖向位移累计＞50（40）mm，连续3d位移＞6（4）mm/d；③周边环境水平位移累计不＞30mm，连续3d位移＞3mm/d；④在监测高位桩时，其水平位移累计超过35mm且连续3d位移超过3mm时，均超过了报警值。

第二，就监测频率而言，需要结合开挖进度和基坑变形情况而针对性的确定。具体就是在基坑开挖到设计标高之前，监测频率为2d一次，而开挖到设计标高之后，每天需要监测一次，若监测值＞预警值，那么每天就要监测2-3次，当垫层与砖模成型后，连续稳定3d之后，2-4d监测一次，并在拆除支撑的过程中需要加大监测的频率。

第三，就巡视检查而言，基坑工程整个施工期内，每天均应有专人进行巡视检查。巡视检查内容详见《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）4.3.2条。应特别注意，出现异常，一定要及时采用措施，避免出现不必要的损失。

8.基坑工程施工应急预案

良好的应急预案是保障工程安全与质量的前提，因此，本工程紧密结合实际进行了应急预案的设置，并在施工中加大监测，对应急预案的各项设置的科学性进行了检测，使得很多重大危险源得到了提前预控，有效地保障了工程质量和安全。

四、结语

综上所述，城市用地越来越紧张，基坑工程的安全风险管控越来越严格。深基坑支护形式多种多样，一般在华东地区，如涉及一般厂房类项目地下水池等开挖，采用拉森钢板桩施工，经济效果、现场支护效果较好。涉及基坑工程，一定要从设计、方案论证、实施、监控等各方面加强管控，采用成体系的管控方式，严格控制施工安全、质量。