基坑支护及降水施工技术研究论文_吴小志

摘要：为推进城市地下综合管廊、地下空间的建设，基坑深度不断增加，平面尺寸越来越大，在黄河滩区等软土、高水位及地质条件复杂区域进行基坑开挖，易产生土体滑移、边坡失稳、桩体位移、坑底隆起、流砂等灾害。为了有效降低地下水位，利于深基坑的开挖，确保基坑安全，本文提出采用组合式基坑支护及降水施工技术。

关键词：深基坑;基坑支护;基坑降水

1、现状分析

郑州市综合管廊工程部分区域紧邻黄河，为原黄河渔场区，属黄河滩区。其地质条件为第四纪冲洪积成因的黏性土、粉土及砂土。其地下水为上层滞水和潜水，水位高。场地土质结构松散、均匀性差，部分土层土的粘聚力和剪切力为0.常规单一的支护方式和降水防水不能满足基坑安全和施工的需要，本文针对黄河滩区特有的地质条件进行技术研究。

1）降水原方案选型

原设计方案为明沟降水，该方案降水效果差，场地地下上层滞水以大气降水为补给方式，以蒸发为排泄方式；地下潜水以大气降水和地下径流为主要补给方式，以越流和地下径流为排泄方式，方案忽视了土质的保水性能和粘聚力差的因素，方案实施中易形成土体失水坍塌，造成边沟预埋排水沟道堵塞等问题的发生，同时土体表面干结，内部水为排出，土质软弱不能满足碎石的施工条件。该方案不可行。

2）支护原方案选型

原设计方案为土钉墙支护，该方案忽略了部分土层土的粘聚力和剪切力为0的情况，施工中易造成土钉孔频繁塌孔，施工进度和质量不可控制。方案不可行。

3）方案优化

综合地质条件的分析和研究，对原设计方案进行优化：降水方案采用轻型井点和管井组合的降水方式；支护结构采用拉森钢板桩和土钉墙组合的支护结构。

2、方案思路

采用拉森钢板桩技术，拉森钢板桩作为一种新型建材，在临时沟渠开挖时作挡土、挡水、挡沙墙上发挥重要作用。拉森钢板桩做围堰不仅绿色、环保而且施工速度快、施工费用低，具有很好的防水功能。是快速解决土体粘聚力差、抗剪能力差的有效途径。由于基坑深度6-12m不等，全深范围内采用拉森钢板桩，易造成钢板桩上口位移的问题，结合于此，提出与土钉墙组合的技术。组合后的支护不仅效地提高了土体的整体刚度，弥补了土体抗拉、抗剪强度低的弱点。通过相互作用、土体自身结构强度潜力得到充分发挥，改变了边坡变形和破坏的性状，显著提高了整体稳定性，更重要的是土钉墙受荷载过程中不会发生素土边坡那样的突发性塌滑，土钉墙不仅延迟塑性变形发展阶段，而且具有明显的渐进性变形和开裂破坏，不会发生整体性塌滑。

管井与轻型井点组合技术，该方案采用管井弥补了轻型井点的出水量小的效果。轻型井点弥补了管井的缺点，使地下水位降落到基坑底以下, 可以使施工作业范围内土质保持相对干燥, 改善工作条件, 防止流砂发生;土方边坡也可适当变陡, 减少挖方工作量;可以避免基底被水浸泡后导致地基承载力的下降。

3、方案实施

3.1拉森钢板桩施工方案

（1）在拉森钢板施工前，先定位放线施工，挖导槽，进行导梁安装，采用打拔机施打拉森钢板桩，对拉森钢板桩逐根进行锁口连接施工，当屏风墙两端板桩保持垂直状况时，可采用往复顺序施打；当板桩墙长度很长时，可用复合顺序施打。

图3.1-1 止水帷幕（拉森钢板桩）立面示意图

图3.1-2 基坑受力分析图

（2）基坑受力分析图图3.1-2，基坑两侧5米范围内禁止堆积荷载及活荷载施工，在基坑10米位置进行施加20KN活荷载作为机械施工荷载加以计算，同时考虑基坑过深，采用三级放坡施工，一、二级采用孜然放坡，有效的减少土对基坑侧压力，三级采用拉森钢板桩作为护壁桩，增加基坑支护的刚度，有效保证基坑安全。

图3.1-3 土体位移包络图 图3.1-3 土体沉降图

3.2 土钉墙支护布置

根据管廊基坑杂填土、黏土层、砂层厚度，设计土钉锚杆采用全长粘结型。土钉锚杆根据各土层的稳定性，对长度、杆体的钢筋直径间距、孔径进行调节；二级边坡采用拉森钢板桩进行基坑封闭施工，从而有效的阻止地下水向基坑内部渗流。基坑支护采用分层分次进行土钉施工，土钉施工完毕后跟押筋进行连接施工，使其联成整体。

图3.2-1 土钉示意图

图3.2-2 土钉支架图

该基坑支护方式减小了基坑开挖的深度，未发生土体坍塌和破坏，基坑位移符合设计规范要求，施工进度受控。

3.3 真空井点降水布置

在拉森钢板桩进行封闭基坑范围内，采用轻型井点降水措施抽取或引渗基坑开挖范围内的现存地下水，施工中先进行真空井点管的制作，对真空井点位置放线定位， 采用水钻进行井点孔洞的施工，安装真空井点，采用主水管将真空井点联成整体，安装排水管道，安装抽水设备进行试抽与检测，正式投入降水程序。

封闭基坑范围内的降水量结合止水桩内土体的给水量计算，同时全封闭降水并不需要把止水帷幕范围内的水全部疏干，只需要疏干基坑内一定深度以上的静态水。一般降水将水位降低到基坑坑底以下0.5~1米。

3.4大口井降水布置

项目施工范围内，局部区域施工前为鱼塘，上层滞水严重，需采用措施进行基坑外截流施工，同时场地四周无其他建筑物，项目采用井径300，充填滤料后井径达到600，有效的截止层间滞水，加深井深可加快进程。

轻型井点和大口井降水进行组合降水施工，基坑内干燥不影响后续工序的展开和施工，无发生坍塌、流沙等问题，减小了基坑开挖宽度，工期受控。

4结语

1）采用拉森钢板桩和土钉进行复合土钉墙技术施工，有效的保证基坑稳定和安全。有效的将基坑外的稳定补给水源进行隔绝，从而使基底能够有效降水，保证基底的干燥和承载力。

2）采用大口井和轻型井点组合的降水方式，有效的阻截基坑外淤泥层的稳定水源，将大量的层间滞水进行有效的排除。同时抽取淤泥质粉质黏土、粉质黏土、砂质黏土、粉土中含有的水份，防止基底因含水率过高，造成基底成橡皮土，保持基底承载力。

组合式基坑支护及降水施工技术的应用，解决了黄河滩区不良地质条件下深基坑施工的难题，为类似工程提供了经验借鉴。

参考文献：

[1]徐敏安.中华民居（下旬刊），建筑工程基坑支护施工技术要点分析[J]. 2015（09），

[2]探究建筑工程深基坑支护技术施工与应用[J]. 庄文亮.经营管理者，2014（27）

论文作者:吴小志

论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期

论文发表时间:2020/4/14

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