中交一航局第五工程有限公司 河北秦皇岛 066000
摘要：介绍了某热电厂#4炉机组烟气脱硫工程四孔涵深基坑支护在特殊环境中采取的降水、导流、钢支撑支护、开挖等施工技术措施。
关键词：深基坑；支护；稳定
l概述
1.1工程概况
某热电厂#4炉机组烟气脱硫工程位于厂区内，是河北省环保局督办项目，该项工程建设完成后每年将减少二氧化硫排放4．6万t，工程意义重大。烟气脱硫项目主体四孔涵为“田”字形钢筋混凝土箱涵结构：长247．8m，宽7．9m，高7．6m(断面尺寸见图1)。该基坑开挖宽度10m，开挖深度较大，浅挖段开挖深度9．6m，两处深挖段13．1m(长度各24m)。
1.2地质条件
厂区地基为古老花岗片麻岩和以山谷冲积、洪积及滨海沉积物组成的第四系沉积基层。因地临海湾，第四系上部覆盖滨海相沉积物土质较软。而下部冲积、洪积相沉积物颗粒较粗，土质较硬，所以该处地基土的特点是上软下硬，且上下颜色也截然不同。施工区域的开挖深度内地下土质比较差，上覆杂填土、粉土，下部以呈流塑状态淤泥层为主，且地下位很高，埋藏深度仅lm。主体施工主要在高程2．6—10．5m。地层岩性特征见图2。
1.3施工环境
1)施工区域狭窄。基坑邻近周边建筑物，距离施工边线最近3．5m，最大距离不过9m，施工边线与两侧建筑物之间雨污水井密布。
2)地下管线复杂。包括6kV高压电缆、通信电缆、光缆、综合管沟、生活生产给排水管线、雨排水管网等横纵交错达30多条。
2 支护方案的研究与确定[1-2]
根据深基坑所处的周边环境和地质条件，按照l级基坑进行支护施工。经多次方案讨论，确定基坑外降水、雨污水管线的堵漏、导流工作必须做好后方可开挖。为最大限度发挥机械设备的优势，支护桩外侧不进行土方卸载，而在支护桩内侧加强水平钢管支撑，确保箱涵主体流水作业，因此对于地下工程稳定的支护和成功的降水是保证本工程施工顺利的关键。
2．1支护方案的研究
2．1．1降水的必要性和限制情况
为保证基槽具备干作业环境及减小地下水对支护桩的侧压力，根据施工经验，浅挖段基坑外侧需要降水10．1m，深挖段降水13．6m，降水深度较大，而地下水具承压性，周边构筑物距离基坑边线近，大部分建筑物基础为灌注桩基础，部分建筑物基础为条形基础(基本位于基坑边线9m以外，沉降控制在30mm以内，基本不影响热电厂的正常生产)，经采用理正深基坑支护软件计算，结合基坑周边建筑物基础形式及设备基础沉降要求，降水深度不能超过8m，只能在基坑内侧采用集水坑进行明排水保证干作业条件。理论计算地表沉降见图3。
2．1．2支护稳定条件和限制情况
由于开挖方案的变更，支护稳定条件也发生了变化。支护桩已经施工完成，经采用理正深基坑支护结构软件计算灌注桩配筋(纵筋为17Ф22mm的Ⅱ级钢筋，螺旋箍筋为函Ф8mm@150mm的光圆钢筋，混凝土保护层厚度50mm)不满足全断面开挖施工工况的要求，而且由于支护桩间存在消火栓井、雨水井及各种管线，导致局部支护桩间距加大，旋喷桩未能完全按设计要求施工，部分支护桩无法连接形成群桩效应。局部由于管线原因采用钢板桩支护，未能咬合，不能起止水作用。必须在利用原有支护系统的基础上根据实际情况加强支护桩内支撑，从而保证施工安全和周围建筑物的安全。
2．1．3对地下管线保护及雨、污水管线导流的必要性
为保证正常运营，施工区域的各种管线均采取必要的保护措施，尤其6kV高压电缆、通信光缆必须重点保护，制定专项保护方案，否则危及人身安全及影响热电厂的正常运转。开挖前在施工区域内开挖探沟，从而探明施工范围内所有地下管线的确切情况，做好详细记录并用标示牌或警示灯标明。由于部分雨污水管线紧贴支护桩，其中雨水管径1．2m，为电厂循环水，流量较大，约2000m3/d，雨污水管道均为承插口，存在严重的漏水现象。为保证工期，防患于未然，在土方开挖前，对施工区域内的雨水、污水、饮用水、消防水进行导流。
2．1．4对临近建筑物沉降监测
由于基坑周边邻近建筑物且重要管线纵横交错，为确保构筑物及施工安全，施工前进行详细检查，建立监测控制网，在基坑开挖及地下工程施工过程中，对基坑岩土性状、支护结构变位和基坑周围建筑物的不均匀沉降、地下水位的变化、
Ks=Mp/Ma
式中：Mp为被动土压力及锚杆力对桩底的弯矩，其中锚杆力由等值梁法求得；Ma为主动土压力对桩底的弯矩；
Ks =1．686>1．200，满足规范要求。
2)抗降起验算。
抗降起系数：Ks=Mr／Ms式中：Mr为抗滑力矩；托为滑动力矩。经计算，Ks =21．437>1．15，满足规范要求。
3)抗管涌验算。
抗管涌稳定性安全系数：K=ic/i式中：ic为坑底土体临界水度力梯度，ic =(Gs-1)/(1+e)，Gs为土粒相对密度，e为坑底土体天然空隙比；i为坑底土体渗流水力梯度，i=hw/L，hw为基坑内外土体的渗流水头(m)，L为最短渗径流线总长度(m)。经计算，K=5．770>1．5，满足规范要求。
采用理正深基坑支护软件计算，对支护桩配筋、连梁配筋及钢支撑强度验算，确定浅挖段采用1层水平钢支撑、深挖段采用双层水平钢支撑，拉森Ⅳ钢板桩对扣作为腰梁，Ф325 mm×8 mm钢管做支撑，支护桩结构受力、地表沉降、支护结构整体稳定性、抗倾覆稳定性、抗隆起、抗管涌等均满足要求。
3支护结构的实施
为保证T期，根据岩土工程地质勘察报告，开挖设备选用1．6m3长臂反铲和0．6m3小反铲(在基坑下配合)，从中间向两侧进行土方开挖，自卸汽车运输，一次开挖到底，将土方挖至设计高程位置时，将腰梁用吊车吊至支护桩内侧设计位置处，利用钢丝绳将其吊在连梁上，再用吊车将Ф325 mm×8 mm钢管及时撑于两侧腰梁之间，钢管与腰梁焊接连成整体。为充分发挥水平支撑的支护作用，将同一侧腰梁的接头处通过钢板连接，钢板尺寸及焊缝通过计算确定。
由于地下管线及支护桩施工误差等因素影响，造成支护桩不在同一平面上，导致腰梁无法紧贴每根支护桩，为保证桩体均匀受力，发挥群桩效应，及时用钢楔背紧腰梁与支护桩之间的空隙，支护桩之间较大的问隙用袋装混凝土填筑。
支护桩间由于管线原因旋喷桩未能施工的部位，经计算间距大于2m的采用50mm×l00mm木方挡土，背后同填袋装土。在支护桩顶部连梁断开的端头，为保证支护桩附近建筑物的安全及减小支护桩外侧管线位移，用Φ325mm×8mm钢管支撑以限制连梁端部位移，同时在距离管线支架较近的部位在支护桩顶口加强支撑。
原有综合管沟(钢筋混凝土箱涵结构，地面以下2m，宽2．4m，高4m，壁厚20cm)横跨施工区域，位于主体结构的深挖段，必须把支护桩间的综合管沟凿除，将综合管线改线导流后方可施工四孔涵主体。由于该处无法施工支护桩，综合管沟凿除前，在其两侧采用高压定喷方式对其下部进行支护止水，随着综合管沟凿除进度，及时将综合管沟顶板及侧壁上的钢筋焊在其上方支撑在支护桩上的钢横梁上，以减小综合管沟在凿断处对其下部土体的压力。
在土方开挖过程中，距离基坑仅9m的消防泵房(采用天然地基基础，基础埋深为1．5m，为条形基础，持力层为粉质黏土，在条形基础水平距离2m，深度4m的位置有一根雨水管线通过)曾因该处雨水管线漏水(因距主体距离近无法堵漏)造成其下方土体流失，使其临近基坑侧散水结构下沉将近50cm，为保证消防泵房的安全及正常生产运转，结合现场和地质条件，对其临近基坑侧采用花管灌浆法进行地基加固。经沉降位移监测，消防泵房主体结构沉降趋于稳定，支护桩亦未发生明显位移。
为监测深基坑支护桩体在开挖出临空面后的位移发展情况，在支护桩顶连梁上埋设了12个位移观测点。在开挖步距内一次开挖到底，及时进行支护，基坑侧向变形最大57mm(小于理论计算的最大位移量82mm)，主要发生在挖土后支撑前，支撑施工完成后支护桩已经稳定，没有继续发展。
深基坑土方开挖支护桩横向位移观测汇总如表2。
通过对沉降、位移数据的分析，其沉降规律符合理正深基坑支护结构设计软件计算的结果，说明基坑支护结构体系的设计施工是成功的。
4结论
热电厂深基坑支护在这种地下管线复杂、地质条件较差、周边建筑物较近、工期极其紧迫的条件下，采用支护桩加上水平钢支撑和旋喷桩止水的支护措施，有效地保证了施工区域及周嗣建筑物的安全，提高了工效，缩短了工期，热电厂提前1月投产。产生了可观的经济效益和社会效益，为今后类似工程提供了参考。
论文作者:宫小宇
论文发表刊物:《基层建设》2016年8期
论文发表时间:2016/7/11
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