中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 西安 710065
摘要：在深圳市市政排水管网工程建设过程中，由于深圳市部分地区地下水位较高，淤泥质地层分布较厚，在基坑开挖及支护过程中时常会发生基坑底部涌水而导致渗透稳定性不足的情况。因此基坑支护设计应充分结合本管网基坑工程的时间与空间特点，以解决不良地质条件下的基坑安全稳定问题同时具有良好的经济效益。本文提出了在所依托工程实践中的基坑支护设计方案并介绍了施工过程中突发的基底突涌处理措施，为今后类似工程施工应用提供了一定的参考价值。
关键词：地下水；淤泥质地层；基坑支护；基底突涌
引言
近年来，城市现代化脚步越来越快，市政基础设施建设领域也开始全面推进。作为市政工程的重要组成部分，排水管网工程的顺利运行是城市现代化功能完备性的体现。工程实际中因为各种因素而导致的基坑安全事故屡见不鲜，基坑工程[1]安全问题越来越得到了社会各界的高度重视。市政管网基坑深度通常不超过5m，但周边紧邻市政道路、建构筑物以及地下既有管线等设施，基坑施工空间狭小，从而带来了更大的基坑施工风险安全隐患。只有基坑安全，才能保证管网工程的顺利推进，从而改善城市生态环境条件，提高居民的生活质量。
本文依托深圳市某地区管网工程为依托，结合该地区工程和水文地质、周边环境环境以及施工工程筹划等因素展开了深入分析，得出了较为合理的支护结构设计方案[2]，并对施工过程中出现的基坑突涌问题采取了有效的处理措施，为工程施工安全提供了可靠地保证，也为今后类似工程施工项目提供了一定的参考价值。
1工程概况
1.1工程简介
本工程项目属于雨污分流工程的一部分，实施地点位于深圳市某地区某城中村及相邻市政路，为实现城中村内既有雨、污水系统分离，雨水系统与既有市政雨水管道接驳，同时新建市政污水管道，沿城中村内主干路敷设，收集某城中村范围内的居民生活污水及其他上游的污水，然后进入市政主干路，管道末端接入沿河截污箱涵。该段污水管管径0.8m，管道材质为混凝土管，埋深约为1.8m~2.5m，管道总长约为2.3km。城中村范围内的管道两侧房屋多为3~6层砖混结构，市政道路车流量较大。
1.2工程地质
本工程位于深圳市宝安区燕罗街道，总体属沿海冲积平原区，局部为残坡积台地地貌。原地貌经人工改造基本被改变，现已成建筑区与工业区，地下管线复杂。
2支护结构设计
2.1基坑边界条件分析
根据本工程地勘资料显示，本工程基坑深度范围内土层在整体上呈现出强度较低，稳定性差，隔水性较好。地下水位位于基底附近。基坑距离周边房屋较近，管道基坑纵向长度较大，施工工期紧张。因此本基坑支护结构应满足以下要求：
（1）、适应地层条件，保证侧壁稳定性；
（2）、有足够的刚度，有效控制周边地层位移和沉降，保护建筑物；
（3）、经济合理、方便施工，能发挥时空效应，与总工期相匹配。
2.2支护结构方案
通过前述分析，本工程基坑采用支挡结构体系[3]；
挡土构件选用[28a型槽钢，连续密插布置，桩长5m；
支撑系统为一道，选用Φ140钢管，壁厚8mm，水平间距3m；
钢腰梁选用HW200×200型钢。
根据详勘报告中地下水位条件分析，本工程基坑的降水方式采用集水明排。
2.3计算结果分析
将支护结构构件进行等刚度转换后，进行基坑开挖工况分析计算。
（1）基坑的最大水平位移为5.8mm。地表最大沉降为7mm。计算结果均在合理范围之内。
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（2）基坑整体稳定安全系数为1.43，最小抗倾覆稳定性安全系数为2.21，最小抗隆起稳定性安全系数为2.57，均满足规范要求。
（3）型钢截面抗弯强度和抗剪强度验算均满足条件。
通过理论计算，设计所选用的支护结构刚度能够满足基坑安全及周边建筑物和管线的保护要求，并且在开挖过程中达到了控制周围土地变形和控制沉降的目的。
3基底突涌处理
3.1情况说明
现场管道由设计起点里程施工至2.13km处时，基坑底部开始出露中砂夹淤泥混合土层，随着基坑大面积开挖，基底出现带流砂突涌，流量较大。突涌发生后，施工方立刻停止开挖，并初测突涌量，约为3m3/h。随即通知业主、设计、监理及勘察单位到现场复核。
3.2成因分析
根据勘察报告结论，进行补充勘察后发现，本段工程地下水埋深约为1.2m，位于基坑中部。基坑范围内第一层素填土较薄，第二层淤泥质黏土层分布较厚，该层土起到了一定的隔水作用，基底附近的土层为中砂层，砂层颗粒间粘结强度较低，形成了潜在的涌水通道。基坑开挖导致了中砂以上的承压层大范围挖除，在水头差的作用下发生了突涌[4]、[5]。而基坑侧壁并无明显的渗流发生。因此问题的根源在基底的渗透稳定性，无需采用具有闭水效果的支护结构。
3.3处理方案及效果
通过现场情况分析，基坑邻近周边房屋且地下管线复杂，采用管井进行大范围降水，会引起地层二次沉降，同时会增加工期，所以不予采用。结合本基坑工程的时间和空间特性来看，应专门针对基底突涌进行处理。经认真研究，决定采用抛石挤密加水泵明排的处理方案。这样既起到了稳定基底的突涌流砂同时兼做管道基础，在抛石后立即抽水，管道无需垫层即可敷设。这样既降低了部分垫层工程量又节省了等待垫层达到设计强度的时间。
经过施工现场实践，本处理措施操作方便快捷，均采用常规设备，有利于施工组织。应对基坑突涌险情时能够快速响应，同时不干扰后续工序的开展，效果良好。
4结论
基坑支护虽然属于临时结构，但在设计和施工过程中一旦处理不当反而会造成极大的安全隐患。只有通过不断地总结经验，加强对基坑支护技术的研究和创新，同时在应对施工过程中发生的突发情况时能采取有效的处理措施，才能保证基坑工程的顺利实施，为主体工程创造条件。
（1）、在富水软弱地层，对于深度在2.0~3.0m的基坑采用槽钢加内支撑的支护方案，基坑变形和稳定性安全系数均满足相应要求。
（2）、基坑支护设计必须以工程地质和水文地质条件为基础，要考虑周边环境条件，利用好基坑工程的时间和空间效应，并且针对性的进行设计，才能使支护结构形式合理，功能性和经济性都得到充分的发挥。
（3）、针对本基坑所处的地层条件，当基坑底部突发突涌流砂情况时，采用抛石挤密是一种合理的解决措施，该方案可实施性较好，节约了部分工程量，同时能有效的解决大面积降水带来的负面效应。
（4）、对于基坑底部的渗透稳定性问题，应综合考虑土层渗透性、地下水位情况、基坑底部附近的地层条件以及对工程造价和工期的影响等因素，采取改变支护结构、调整降水方式或进行地基处理等手段进行处理，
参考文献
[1]刘建航，候学源主编.基坑工程手册.北京：中国建筑工业出版社，1997
[2]王庆，潘志刚.基坑支护结构类型及选型原则综述.西部探矿工程，2005（5）：7~8
[3]黄立雄.滨海软土地基超大面积浅基坑支护技术工程实践研究，绿色建筑，2014（3）：51~54
[4]梁勇然.条形基坑的突涌分析.岩土工程学报，1996,（1）：75~79
[5]金鲍，李俊才，江天堑，路庆保.岩溶及断层破碎带地层基坑设计与坑底突涌治理.人民长江，2017（19）：85~90
[6]谭松林.考虑土体强度的建筑基坑突涌问题分析.地球科学-中国地质大学学报，2002,27（2）：209~211
论文作者:白鹤,丁燕,柳兴旺
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/18
标签：基坑论文; 工程论文; 基底论文; 地层论文; 结构论文; 管道论文; 条件论文; 《基层建设》2019年第28期论文;