浅析曹妃甸某工程项目内支撑基坑施工技术

周米颖

摘  要：华理家园二期项目位于唐山市曹妃甸大学城，处于新近沉积的软土地区。本工程基坑支护的原始设计采用了搅拌桩内插钢板桩的支护方式，但在基坑开挖时侧壁失稳，未能达到理想的支护效果。根据现场实际情况，各方汇总意见确定采用内支撑补充的施工方案。施工中采用信息施工法，以设计方案为指导，根据现场情况及时进行调整施工方案，对出现的不利情况及时进行补救，最终支护工作达到了施工要求。

关键词：曹妃甸;软土;基坑;内支撑

中图分类号：TU47       文献标识码：A         文章编号：2096-6903（2021）02-0000-00

1概述

1.1项目基本情况

拟建工程建设地点位于唐山市曹妃甸大学城，渤海大道南侧，学府路东侧，华理家园南侧及西侧。拟建场地整体较平整，场地北部地表局部存在山皮石。

本基坑平面基本呈“工”形。原始地貌较平整。 现状地面高程介于3.77～5.95m（据勘察时地面高程）。基坑设计概况如表1。

1.2拟建场地的工程地质特征

1.2.1工程地质条件

根据甲方提供的《华北理工二期》勘察报告可知，各勘探点孔口高程为3.77～5.95m，最大高差为2.18m。地貌单元属第四系海陆交互相冲积平原地貌。勘察场地地层主要为填土及第四系冲积物。在勘探深度范围内，自上而下可划分为9个主要工程地质层，各层土的特征分述如下：

第①1层素填土（Q）：褐黄色，软硬不均，湿，以黏土、粉土、粉砂为主含铁质灰渣，局部含山皮石。分布不连续。

第②层粉质黏土（Q）：黄褐～灰色，流塑～软塑状态，土质不均匀，含有机质及贝壳，局部夹粉土、淤泥质粉质黏土薄层。分布连续，属高压缩性土。

第③层粉质黏土（Q）：灰色，流塑～软塑，以石英为主，含有机质及贝壳，与粉质黏土互层，含黏粒。层厚0.90m～4.90m，分布不连续，属高压缩性土。

第④层粉质黏土（Q）：灰色，软塑～可塑，干强度中等、韧性中等，切面稍光滑，土质不均匀，含有机质及贝壳。分布连续，属高压缩性土。

第⑤层粉砂（Q）：灰白色，中密～密实，饱和， 土质不均匀，以石英为主，含贝壳，级配不良，分选均匀，含黏粒。分布连续。

第⑥层粉质黏土（Q）：灰色，软塑～可塑， 土质不均匀，含粉砂，含贝壳，局部夹粉砂、粉土薄层。分布连续，属中压缩性土。

第⑦层粉土（Q）：黄褐色，密实，湿，干强度低、韧性低，土质不均匀，切面粗糙，局部夹粉质黏土薄层。分布不连续，属中压缩性土。

第⑧层粉砂（Q）：褐黄   色，密实，饱和，主要以石英、长石为主，磨圆度中等，分选不均，级配良好。分布不连续。

第⑨层粉土（Q）：褐黄色，密实，湿，土质不均匀，干强度低、韧性低，无摇振反应，局部夹粉砂薄层。

1.2.2水文地质条件

该场地地下水类型为孔隙潜水，主要赋存于各粉砂层中。局部存在上层滞水。勘察时发现稳定地下水位埋深为地表以下3.50m左右，高程0.18～0.38m。地下水年最大变幅1.0m。大气降水直接影响地下水位的升降。地下水水力坡度较小，径流条件较差，补给主要靠大气降水、地表径流，排泄主要靠蒸发和侧向渗流。

2施工中遇到的主要问题

2.1基坑支护的初始设计

2020年4月开始施工，基坑外采用双轴搅拌桩止水帷幕+钢板桩，其中双轴水泥土搅拌桩700@500，桩长10m，钢板桩采用工字钢40b@500，桩长10m。坑内采用双轴水泥土搅拌桩加固被动土设计，双轴水泥土搅拌桩700@500，桩长6m。具体设计方案详见图1所示。

水泥土攪拌桩设计参数：桩体采用42.5号硅酸盐水泥，水泥掺入量15%，水灰比0.5，拔管速度控制在1.5m/min。

被动区加固土水泥土搅拌桩设计参数：桩体采用42.5号硅酸盐水泥，水泥掺入量15%，水灰比0.5，拔管速度控制在1.5m/min。被动区加固土墙体的28d无侧限抗压强度不宜小于0.8MPa。

2.2基坑破坏形式

2020年5月开始开挖，开挖后即出现坡面点头式开裂变形，且开裂迅速，在一天时间内坑壁顶向坑内位移超500mm;开裂影响范围大，达到基坑的三至四倍坑深，开挖深度约5m，开裂最远裂缝距坑壁顶约19m;支护结构破坏，钢板桩产生点头式弯曲变形，个别发生拧转，搅拌桩发生水平面上的垂直于坑壁的较大鼓胀开裂，基坑侧壁产生漏水，出现管涌现象。严重的地方导致已施工的管桩产生偏移，最大偏移量超过500mm。因开挖面积小，回填及时，未出现坑底鼓胀现象。

问题出现后采取的主要措施有：回填土方并停止基坑开挖，将开挖的土方回填至安全深度;采用真空井点降水，但降水效果不佳。对钢板桩顶部采用槽钢做了简易的连梁，并在坑角位置做了局部的斜撑，起到了明显的效果。

3基坑问题的分析和解决思路

3.1问题分析

（1）地基土：地基土沉积时间短，欠固结、超饱和稳定性低;承载力低，受力或受扰动时变形大;基坑下部十五米范围内均为这样的土层。

（2）支护结构：支护结构整体位于新近沉积土中，能为其提供的支撑抗力不足;钢板桩位于搅拌桩之间，相互的间隙较大，不利于抵抗支护变形;钢板桩上部无连接结构，整体性差，不能充分发挥支撑作用;

（3）该场地标高位于3.50m左右，海拔较低，地下水位高，水量丰富。土层以粘性土为主，自由水较少，释水作用差，不利于土的固结，土的整体强度提升很慢。

（4）施工单位追求进度，开挖速度快。

3.2解决问题的思路

（1）对现有支护结构进行改进，钢板桩顶部做连梁，加强其稳定性。在坑内做内支撑，以抵抗侧壁土体滑动的主动土力矩。改进施工方法，信息法施工，依据施工的实际状况调整施工方案。

（2）解决问题的擬定方案：每隔25m做一道内支撑，增设两道围檩。基坑内侧分别在标高为-2.10米及-3.90m处增加设置两道围檩，在第一道围檩标高设置一道内支撑主梁，在内支撑主梁两端增设左右两个水平斜支撑与左右两个垂直斜支撑，水平斜支撑一端与内支撑主梁焊接，另一端与第一道围檩（-2.10m）焊接，垂直斜支撑一端与支撑主梁焊接，另一端与第二道围檩（-3.90m）焊接。具体设计方案详见图2、图3所示

（3）信息法施工原则：第一道内支撑主梁安装完毕后，进行实验性开挖;先开挖一侧的土方，将内支撑主梁的有效支撑位置开挖出来后即暂时停止开挖，观察其变形结果后再进行下一步施工。施工中严格管理，尽力做到不超挖、不超载，多观察，紧改进。

4施工中出现的问题

4.1钢结构的施工质量

处于对施工成本的重视，施工中采用了大量的二手钢材。这些二手钢材存在如下问题：材质不均一，规格差别较大;有些材料有裂隙、腐蚀等问题造成加工困难，以及成品结构强度达不到设计要求。事后发现一些变形较大的位置甚至发生破坏的位置与材料有较大的关系。材质的不均匀给加工带来了多余的工作量，有时需要对材料进行多余的修整，有时需要对材料遭受的腐蚀、破损进行补救。

4.2 进度与支护安全的矛盾

在支护方案经过证实可行之后，总包单位对进度的重视程度超过了基坑支护，对支护工作造成了影响。随着支护工作的展开，总包单位不断的加快施工节奏，间接的降低支护工作的保险系数。边坡的多余荷载越来越多，边坡减载的工作做得越来越形式化;最终导致了多处边坡出现变形较大，甚至临近破坏，险情频出，反而影响了施工的速度。

4.3施工场地的矛盾

随着土建施工的不断展开，施工场地越来越狭窄，逐渐开始影响安装效率。由于施工场地有限，基坑坡顶处堆载大量钢筋等材料，严重超出坡顶限制荷载范围。

4.4遇到了地震

2020年7月12日遭遇了古冶5.1级地震，出现主梁变形迅速加剧，中间急速隆起的险情。险情发生后立即利用三台吊车，在发生弯曲的大梁上方覆压上了一个大梁，随即止住了变形持续。

5总结

（1）曹妃甸地区基坑支护工作困难的主要原因是该地区的地基土沉积时间短，固结程度低，地下水位又相对较高;导致地基土自身稳定性差，无法提供较合理的被动土抗力;土层基本颗粒较细小，地下水相对丰富，但自由水相对较少，导致降低土中含水量相对困难，短时间促进土体固结难度大。

（2）实现内支撑的钢结构的自身强度和稳定性对实现支撑效果至关重要，选材必需符合要求，不可使用次品替代;钢结构的焊接安装工艺直接影响着支护结构的质量，需依靠有专业素质的施工人员方有保证。

（3）在施工管理上应重视基坑支护的辅助作用，不可忽视，一但出现问题，必然影响安全、效率、效益，宜适当增加基坑支护的安全系数。

（4）在基坑支护的操作过程中，多注重采用信息施工法，根据现场施工的实际情况及时调整支护方案和施工工艺，提高效率，增加安全保障。

6结语

基坑支护工作中，需要预先判定工作的重点环节，有的放矢。软土提高土的强度为最佳，排桩采取连接措施会起到更好效果，施工人员的责任心职业操守非常重要，及时发现问题，努力解决问题，是基坑工程成功的不可缺少的保障。

Analysis on Construction Technology of Inner Support Foundation Pit of a Project in Caofeidian

ZHOU  Miying

（Tangshan Construction Quality Supervision and Inspection Station， Tangshan  Hebei  063000）

Abstract： Huali Jiayuan Phase II project is located in Caofeidian University Town，Tangshan City， in a newly deposited soft soil area.The original design of the foundation pit support of this project adopted the method of inserting steel sheet piles in the mixing piles.The sidewalls became unstable during the excavation of the foundation pit， which failed to achieve the desired support effect.According to the actual situation of the site，all parties gathered opinions to determine the construction plan supplemented by internal support.The information construction method was adopted in the construction，guided by the design plan，the construction plan was adjusted in time according to the site conditions，and the unfavorable situation was remedied in time，and the final support work met the construction requirements.

Keywords： Caofeidian;soft soil;foundation pit;internal support