西安建筑科技大学，中冶宝钢技术服务有限公司 上海市宝山区 200941
摘要：本深基坑工程位于宝钢一炼钢TPC倒渣间综合改造工程的倒渣厂房内，施工内容包含对原有基坑的拆除和新基坑的施工。老基坑的外形尺寸为21.2m×7m，坑底底部标高为-6.02m，为无桩基础。新基坑的外形尺寸18.750m×7.2m，桩基采用PHC管桩，桩长有4种规格，分别为48m（桩顶标高为-7.4m），49m（桩顶标高为-6.64m），48m（桩顶标高为-7.6m），47m（桩顶标高为-8.6m），桩顶标高为-7.6m和-8.6m的桩仅分布在基坑的部分区域，在进行降水计算时基坑的开挖深度按7.2m计算。
关键词：基坑围护；钢板桩；支撑
1、基坑概况
1.1 基坑尺寸
本深基坑工程位于宝钢一炼钢TPC倒渣厂房内，内容包含对原有基坑的拆除和新基坑的施工。老基坑的外形尺寸为21.2m×7m，坑底底部标高为-6.02m，为无桩基础。新基坑的外形尺寸18.750m×7.2m，桩基采用PHC管桩，桩长有4种规格，分别为48m（桩顶标高为-7.4m），49m（桩顶标高为-6.64m），48m（桩顶标高为-7.6m），47m（桩顶标高为-8.6m），桩顶标高为-7.6m和-8.6m的桩仅分布在基坑的部分区域，在进行降水计算时基坑的开挖深度按7.2m计算。
考虑到新基坑与厂房柱基的位置关系以及结构施工工作操作面距离800mm，设计基坑围护的外形尺寸为21.6m×9.98m。
1.2 基坑周围情况
基坑东侧为内部场地，地下室外墙外有待建厂房柱基础（桩基础）；基坑南侧有一条管廊，管廊柱基础距新建TPC倒渣坑外墙约5.3m，该柱基础下是否有工程桩未知，本次围护设计按最不利条件无桩基础考虑。基坑西侧现有倒渣间钢结构厂房拆除后的空地，基坑北侧有五条铁轨，与新建TPC倒渣坑东西向平行，新建TPC倒渣坑外墙至外侧已有五条铁轨下软枕木边距离分别为2.6m、7.6m、12.7m、19.5m、26.0m。该五条铁路自南向北，在本基坑施工（现有TPC倒渣坑拆除及新TPC倒渣坑新建）过程中，第一条铁路停止运行，第二条铁路行驶2台空罐车（2台罐车前后轮中心距为50m），总重量为700t（动荷载），第三、四、五条铁路均停靠2台满罐车（2台罐车前后轮中心距为50m），每条铁路上罐车的总重量为1200t。
围护施工前，原有地上、地下管线将全部切换完毕，不影响围护桩施工。
1.3 地质水文情况
根据中冶集团武汉勘察研究院有限公司提供的《宝钢股份公司一炼钢TPC倒渣间综合改造工程岩土工程勘察中间资料》，在工程深度范围内，各土层组成为杂填土（1.7m），粉质粘土（2.8m），粘质粉土（3.3m），淤泥质粉质粘土（4.0m），淤泥质黏土。
本工程地下水为浅层潜水类型，勘察期间实测取土孔中显示的地下水位埋深在1.00～1.60m。
1.4 基坑围护施工难点分析
1.4.1 本项目基坑施工的特点和难点主要在于离现有铁路和构筑物距离较近，新基坑外墙离北侧最近铁路轨枕边沿的距离仅有2.6m，新基坑外墙离管廊柱基础边沿仅有5.3m，施工期间除基坑北侧最近的一条铁路可以间歇性停运以外，其余铁路基本正常运行，空罐鱼雷罐车总重量为700t，三条正常运行的鱼雷罐车总重量为3600t，因此基坑北侧土体压力非常大，基坑支护难度比较大。
1.4.2原有基坑和新基坑一面墙体基本重合，新基坑围护时需要对旧基坑部分墙体和底板进行破凿拆除，旧基坑拆除时同样需要支护，因此基坑施工周期比较长。
1.5 对策
1.5.1 针对基坑离铁路和构筑物距离较近的问题，我们会严格依据基坑设计方案进行支护作业，尽量减少对基坑北侧土体的扰动，同时对离基坑较近的铁路和构筑物加大监测频率，出现问题及时采取措施。
1.5.2 针对基坑墙体重合的问题，我们会在旧基坑破凿时严格依据基坑设计方案做好支护措施，严格依据图纸要求的坡度、顺序进行破凿和开挖，同时对离基坑较近的铁路和构筑物加大监测频率，出现问题及时采取措施。
2、基坑围护方案设计
基坑围护的设计分为两个部分即旧基坑拆除部分和新基坑施工部分，下面分别说明。
2.1 旧基坑拆除围护
旧基坑保留北侧、东侧墙体，南侧墙体保留3.885m（至东侧墙体内边沿算起），西侧墙体保留1.08m（至北侧墙体外边沿算起），底板保留4.03m宽度（至东侧墙体内边沿算起，在底板上将柱基桩位位置破凿出直径为700mm桩位孔），盖板保留不影响打钢板桩的部分，其余全部拆除。
旧基坑拆除前首先对北侧和南侧墙体进行加固支撑，在东侧墙体和北侧墙体上设置上下两道700mm×700mm的砼角撑加固北侧墙体，在东侧墙体和南侧墙体上设置上下两道φ609mm×16mm的钢管支撑加固南侧墙体。
加固完成后在待建新基坑北侧打设一排18m长的Ⅵ号小止口拉森钢板桩，该钢板桩作为永久围护钢板桩，施工结束后不再拆除。然后在待建新基坑西侧的北半段打设一排15m长的Ⅳ号小止口拉森钢板桩，在基坑西侧的南半段打设一排长度为18m的Ⅵ号小止口拉森钢板桩作为临时围护钢板桩，该排钢板桩打设在新建厂房柱基中间。在待建新基坑及旧基坑南侧打设一排18m长的Ⅵ号小止口拉森钢板桩作为永久围护钢板桩，施工结束后不再拆除。
钢板桩打设完成后将旧基坑西侧墙体至钢板桩之间的土体开挖到标高-2.5m的位置，在待建新基坑-2m的位置的北侧、西侧、南侧设置2H500mm×300mm的钢围檩，在北侧与西侧墙体，西侧与南侧墙体各设置一道φ609mm×16mm的钢管角撑，在北侧与南侧墙体上设置一道φ609mm×16mm的钢管对撑。
挖土期间，要求靠近厂房北侧的1条铁路停运，减轻土方的侧压力，确保铁路安全。
将旧基坑西侧土体按1：1放坡分段开挖到-6.02m即可开始分段进行旧基坑的破除，每破除一段及时回填后再破凿下一段。开挖时要严格依据图纸要求的尺寸、坡度施工，尽量减轻开挖时对北侧铁路的影响。
2.2 新基坑施工的围护
旧基坑拆除后进行回填，回填时要剔除土体中的杂物并分层压实，土方密实系数不小于0.92，回填标高与周围地面齐平。
回填过程中拆除临时的支撑和围檩，然后打设PHC管桩，养护期满后即可开始新基坑的围护施工。
新基坑的围护钢板桩利用旧基坑围护时的北侧、西侧、南侧的原有钢板桩，除此之外，在待建新基坑东侧再打设一排15m长的Ⅳ号小止口拉森钢板桩，作为临时围护钢板桩。支撑结构立面上采用三道支撑，每道支撑设4道角撑、3道对撑及围檩结构，角撑和对称的支撑材料采用φ609mm×16mm的钢管，围檩结构材料采用2H500mm×300mm的型钢。第一道支撑设置在-1m处，第二道支撑设置在-3m处，第三道支撑设置在-4.94m处。新基坑四周的钢板桩外侧进行压密注浆，在基坑内板桩内侧一圈采取轻型井点降水的处理，控制地下水位保持在开挖面0.5m以下。
钢板桩、支撑示意图
3、基坑监测
为了保证基坑支护结构在开挖过程和结构施工阶段的稳定、安全可靠，确保周围构筑物及地下管线的安全，对此期间的施工过程实行监测管理，监测项目如下：
3.1 围护墙墙顶沉降、水平位移监测
3.2 钢支撑轴力监测
3.3 围护墙侧向变形（测斜）监测
3.4 坑外水位监测
3.5 临近铁道沉降、水平位移监测
3.6 管道支架基础沉降、水平位移监测
3.7 周边管线沉降、水平位移监测
3.8 周边工程桩水平位移监测
参考文献：
[1]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012）.
[2]《钢结构设计规范》（GB50017-2003）.
[3]《建筑与市政工程地下水控制技术规范》（JGJ 111-2016）.
论文作者:周毅,阮晓光
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/24
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