淺談大型泵站框架涵洞深基坑施工技術(shù)

淺談大型泵站框架涵洞深基坑施工技術(shù)

Summary：隨著建筑行業(yè)的發(fā)展和施工技術(shù)的成熟，大規(guī)模的結(jié)構(gòu)成為建設(shè)過(guò)程中普遍現(xiàn)象，安全一直是工程中考慮的第一要素。大型泵站框架涵洞的建設(shè)應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)等條件，合理的規(guī)劃施工，達(dá)到安全、高效、經(jīng)濟(jì)合理的目的。本文結(jié)合泵站框架涵洞的施工特點(diǎn)，根據(jù)工程實(shí)踐，總結(jié)了大型泵站框架涵洞在深基坑開(kāi)挖與支護(hù)過(guò)程中各項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)、要點(diǎn)進(jìn)行闡述。Keys：大型泵站、框架涵洞，深基坑，開(kāi)挖支護(hù)一、引言該工程地處于珠江三角洲的中部平原地帶，地貌單元主要為珠三角沖積形成的平原，地勢(shì)平坦且開(kāi)闊，多為沼澤、魚(yú)塘、河涌、農(nóng)田等，土質(zhì)極差，淤泥深度達(dá)到15-17m左右，且呈流塑狀，此項(xiàng)目深基坑開(kāi)挖的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高，且施工現(xiàn)場(chǎng)施工難度大，施工過(guò)程中交叉作業(yè)多，施工協(xié)調(diào)工作量大，施工工期相對(duì)緊張，工序比較繁瑣，所以必需采取有效的相關(guān)保障措施確保該工程按相關(guān)要求完成。本泵站框架涵洞從軟基處理、基坑支護(hù)、基坑開(kāi)挖、基坑監(jiān)測(cè)、基坑防護(hù)等方面進(jìn)行詳細(xì)講述。二、工程概況廣州南沙區(qū)大崗市政項(xiàng)目，集滘涌排澇泵站工程引水框架涵是為集滘泵站將集滘涌水流引入泵站而設(shè)置，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為3級(jí)。由于該處地質(zhì)條件較差，此段需軟基處理并完成堆載預(yù)壓沉降穩(wěn)定后方可修建涵洞。軟基處理后完成后，需采用1.5m高碎石進(jìn)行換填，換填厚度范圍內(nèi)采用30度放坡擴(kuò)散,其中該工程土壤的容重為γ＝19KN/m3，土壤內(nèi)摩擦角Φ＝30o?；靥畹膲簩?shí)度不小于96%，且壓實(shí)必須分層壓實(shí)，具體層厚與道路碾壓厚度相關(guān)要求保持一致。涵洞主體采用不小于P6等級(jí)的C40鋼筋混凝土，箱涵全長(zhǎng)107m，由87.5米10*5米雙孔+19.5米10*5單孔組成。本涵洞為集滘涌泵站過(guò)水涵，采用10m*5m的雙孔設(shè)計(jì)，涵洞基坑寬度為25.7米，該工程的基坑開(kāi)挖的平均深度為5.2米，基坑開(kāi)挖長(zhǎng)度為110米?；硬扇》侄伍_(kāi)挖且邊挖邊用碎石換填的方式進(jìn)行施工。為保證基坑開(kāi)挖的安全，采用15米拉森Ⅳ型鋼板樁進(jìn)行支護(hù)，內(nèi)側(cè)采用Ⅰ30圍檁，與鋼板樁連接，確保鋼板樁整體受力。為方便基坑開(kāi)挖及施工，中間不設(shè)支撐?；娱_(kāi)挖采用2臺(tái)15m的長(zhǎng)臂挖機(jī)由基坑兩側(cè)向中間對(duì)稱開(kāi)挖，渣土車由施工便道進(jìn)入基坑內(nèi)將兩側(cè)開(kāi)挖的土方拉走。開(kāi)挖完成后的及時(shí)將坑底采用1.5m碎石換填，以抵抗基坑底鋼板樁橫向側(cè)壓力，保證基坑穩(wěn)定性?；又ёo(hù)開(kāi)挖斷面段示意圖三、施工工藝流程四、施工準(zhǔn)備4.1涵洞基底處理本涵洞位于集滘二路南段與新聯(lián)九路的交叉路口，涵洞段應(yīng)在堆載完成后按照《集滘二路軟基處理—水泥攪拌樁》施工方案進(jìn)行軟基處理，本涵洞采取15m水泥攪拌樁，正三角形1m間距處理，處理完成后應(yīng)對(duì)基地進(jìn)行檢測(cè)，其中單樁承載力≥77KN，復(fù)合地基承載力≥160Kpa。檢測(cè)數(shù)值滿足上述要求方可開(kāi)展涵洞后續(xù)施工。4.2原地面準(zhǔn)備根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)圖，涵洞周圍既有面標(biāo)高在5.0-8.3m之間，為保證涵洞基坑穩(wěn)定性，涵洞施工前應(yīng)將涵洞中線小里程方向20.85m（即鋼板樁外側(cè)8m）范圍內(nèi)按照5.0m標(biāo)高整平，8m外的土方采取1:1.5放坡順接既有路基標(biāo)高（8.3m）。涵洞中線大里程方向整平參考小里程。4.3鋼板樁施工4.3.1鋼板樁檢驗(yàn)鋼板樁的外觀驗(yàn)收主要包括：表面是否有破損，寬、長(zhǎng)、厚度是否符合設(shè)計(jì)要求，鎖口形狀和平直度、端頭矩形比等是否滿足現(xiàn)場(chǎng)的施工要求。檢查中要注意：①對(duì)影響鋼板樁打入地下的焊接件應(yīng)割除；②如果鋼板樁被嚴(yán)重銹蝕，則需要清除鐵銹后測(cè)量該鋼板樁的實(shí)際斷面厚度，以便確定此類鋼板樁在計(jì)算中是否需要進(jìn)行折減；③有割孔、斷面缺損的鋼板樁應(yīng)焊接補(bǔ)強(qiáng)。4.3.2鋼板樁吊運(yùn)鋼板樁運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后，吊運(yùn)時(shí)宜采用兩點(diǎn)吊。在鋼板樁吊運(yùn)過(guò)程中，每次起吊的鋼板樁的數(shù)量不宜過(guò)多，并且應(yīng)注意保護(hù)鎖口免受損傷以免影響現(xiàn)場(chǎng)的后續(xù)施工。鋼板樁吊運(yùn)過(guò)程中必須安排專人指揮、專人盯控。4.3.3鋼板樁堆放選擇鋼板樁的堆放地點(diǎn)時(shí)，應(yīng)選擇在地基承載力較好平坦的場(chǎng)地上，并要方便于拉往鋼板樁的施工現(xiàn)場(chǎng)。堆放時(shí)應(yīng)注意：（1）鋼板樁要按不同的規(guī)格型號(hào)進(jìn)行堆放，并在堆放處設(shè)置好材料堆放的標(biāo)識(shí)標(biāo)牌以及鋼板樁的相關(guān)說(shuō)明；（2）鋼板樁堆放的位置、鋼板樁的順序、鋼板樁的方向等應(yīng)考慮到后續(xù)的施工便捷；（3）鋼板樁應(yīng)該分層堆放，各層間要墊枕木，每層的堆放數(shù)量一般不超過(guò)五條，且要保證各層之間墊木要在同一垂直線上，鋼板樁的堆放的總高度不宜超過(guò)2米。4.3.4鋼板樁插打（1）鋼板樁用鋼板樁插打機(jī)施打，施打前認(rèn)真放出準(zhǔn)確的樁位中線，并安裝鋼板樁導(dǎo)向架，確保鋼板樁打設(shè)位置準(zhǔn)確。（2）在鋼板樁施工前，應(yīng)對(duì)板樁逐根檢查，把連接鎖口銹蝕、變形嚴(yán)重的鋼板樁挑出來(lái)，清除鐵銹后量測(cè)鋼板樁的相關(guān)參數(shù)，對(duì)不符合要求的鋼板樁應(yīng)退場(chǎng)處理。（3）鋼板樁施工打樁前，在鋼板樁的鎖口內(nèi)涂適量的黃油潤(rùn)滑鎖扣槽，以方便鋼板樁的打入和拔出。（4）在鋼板樁插打的過(guò)程中隨時(shí)測(cè)量，保證鋼板樁的傾斜度不得超過(guò)1.5%，當(dāng)偏斜過(guò)大時(shí)，必須拔起重打，以保證鋼板樁的線性，且鋼板樁插打過(guò)程中必須安排專人指揮、專人盯控。（5）鋼板樁施打采用逐條打入土體,須高出基坑頂部300mm需要用來(lái)攔截地表流水。（6）鋼板樁轉(zhuǎn)角處要使用轉(zhuǎn)角鋼板樁減小鋼板樁間的縫隙，保證鋼板樁順利合攏。（7）鋼板樁打入后，需要及時(shí)進(jìn)行樁體的閉水性檢查，對(duì)漏水的地方進(jìn)行焊接修補(bǔ)或者更換鋼板樁，并在鋼板樁是布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)每天派專人進(jìn)行基坑監(jiān)測(cè)。鋼板樁插打平面布置圖4.3.5鋼板樁連接鋼板樁內(nèi)側(cè)采用Ⅰ30鋼圍檁，與鋼板樁焊接牢固，2m焊接一道，焊縫寬度不少于20cm，為確保施工安全，鋼圍檁底部采用角鋼托架，托架與托架中間設(shè)1道φ16鋼絲繩固定，這樣來(lái)確保鋼圍檁與鋼板樁連接牢固，整體受力。圍檁連接大樣圖4.4基坑周邊防護(hù)施工方法基坑防護(hù)應(yīng)在基坑開(kāi)挖之前進(jìn)行施工，基坑防護(hù)立柱采用φ48鋼管，按照間距2米每道進(jìn)行布設(shè)，立柱距離基坑邊距離不小于1米，設(shè)置兩道橫桿，橫桿間距為0.6米水平布設(shè)，立柱高度不小于1.2m，布設(shè)完成后采用防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)，并懸掛安全警示標(biāo)志，具體施工要求如下：（1）基坑防護(hù)欄桿距離鋼板樁間距為1米；（2）防護(hù)欄桿每測(cè)間距30米懸掛一組安全警示標(biāo)識(shí)，固定牢固；（3）防護(hù)欄桿立柱按照間距2米一道布反光條包裹或刷反光漆（顏色間距不得大于0.5米）；（4）安裝時(shí)必須保證防護(hù)欄桿齊、直、平、順、美；（5）防護(hù)立桿以及水平桿全部采用φ48鋼管，水平桿連接必須采用直扣連接，水平桿與立桿采用扣件連接，不得使用鋼絲綁扎；（6）立桿埋設(shè)深度不得小于0.3米，高度不小于1.2m，并埋設(shè)穩(wěn)固；基坑防護(hù)平面及斷面示意圖4.5基坑開(kāi)挖施工方法（1）基坑采用長(zhǎng)臂挖機(jī)分別在基坑內(nèi)側(cè)大小里程同時(shí)向涵洞中樁開(kāi)挖，開(kāi)挖應(yīng)遵循“分層分段，隨挖隨拉”。開(kāi)挖的土方由渣土車經(jīng)設(shè)置于基坑中樁的便道進(jìn)入基坑內(nèi)部將挖除土方及時(shí)運(yùn)出，嚴(yán)禁基坑頂面土方堆載，同時(shí)不得棄置與涵洞周圍，影響涵洞基坑穩(wěn)定性。基坑開(kāi)挖斷面示意圖基坑支護(hù)（2）基坑開(kāi)挖應(yīng)采取分段分層開(kāi)挖,開(kāi)挖縱向分段長(zhǎng)度≮10m,單層放坡高度≯1.7m，每層之間采取1:1.5放坡處理，保證坑內(nèi)土地穩(wěn)定。在第二段第一層開(kāi)挖完成后，方可開(kāi)挖第一段第二層，以此類推。每個(gè)施工段縱向分段長(zhǎng)度宜為30米左右，開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)基坑頂位移周邊土體沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)。基坑縱向開(kāi)挖平面順序圖（3）基坑開(kāi)挖應(yīng)采取分段分層開(kāi)挖且分段分層用碎石進(jìn)行換填，每層開(kāi)挖深度不超過(guò)1.5m，本基坑施工一共分為7個(gè)施工區(qū)段，第一至第五區(qū)段每個(gè)施工區(qū)段長(zhǎng)度為15m，第六施工區(qū)段長(zhǎng)度為13.37m，第七施工區(qū)段長(zhǎng)度為19.5m。開(kāi)挖方式采用倒退式開(kāi)挖法，先進(jìn)行中間段開(kāi)挖并換填1.5m碎石墊層，同時(shí)觀測(cè)基坑兩側(cè)鋼板樁及土體位移情況。在基坑穩(wěn)定的情況下按圖上序號(hào)先后順序進(jìn)行施工區(qū)段兩側(cè)開(kāi)挖換填。一次只施工一個(gè)區(qū)域，直至14個(gè)區(qū)域基坑整體換填完畢。臨時(shí)施工便道設(shè)置在涵洞正中間，便道寬8m,供渣土車輛雙向通行。施工便道由小里程路基順接至基坑內(nèi)，渣土車倆進(jìn)入基坑由雙側(cè)挖機(jī)將棄土裝車后運(yùn)輸至場(chǎng)外。基坑開(kāi)挖過(guò)程中測(cè)量人員及技術(shù)人員應(yīng)密切關(guān)注基坑周邊及鋼板樁的位移情況，遇到施工過(guò)程中基坑、鋼板樁有明顯變形應(yīng)立即停止作業(yè)，分析原因。如果變形過(guò)大應(yīng)立即進(jìn)行基坑回填?；又ёo(hù)及開(kāi)挖順序示意圖4.6安全爬梯為保證施工人員上下涵洞安全，在涵洞開(kāi)挖完成后，分別在涵洞兩側(cè)設(shè)置1處安全爬梯以供施工人員出入。安全爬梯下采用C20混凝土硬化15cm。安全爬梯示意圖4.7碎石換填施工方法碎石墊層施工采用平行分段開(kāi)挖，即挖即填的施工方式進(jìn)行換填，維持基坑底部標(biāo)高，碎石填筑采用分層填筑分層壓實(shí)（壓實(shí)采用平板振動(dòng)夯進(jìn)行夯實(shí)）。4.8基坑臨時(shí)排水施工方法在基坑開(kāi)挖的過(guò)程中，地下水可能會(huì)滲入坑內(nèi)。因此，基坑鋼板樁施工確保鋼板樁之間密扣，對(duì)于鋼板樁之間的鎖口漏水采用碎布或者瀝青封堵，或者采取有效措施來(lái)降低地下水位，盡量保證基坑在開(kāi)挖和施工過(guò)程中達(dá)到坑底無(wú)水狀態(tài)便于施工，以保證施工質(zhì)量以及施工的順利進(jìn)行。（1）基坑底部排水基坑底部采用集水井收集，抽水泵強(qiáng)排的方式進(jìn)行排水，在基坑底部邊角位置設(shè)置集水井，集水井配備一臺(tái)抽水泵，集水井采用帶孔φ500波紋管進(jìn)行安設(shè)，集水井埋設(shè)底標(biāo)高低于碎石墊層底標(biāo)高0.3-0.5米，基坑底部通過(guò)碎石墊層的排水效果匯聚至集水井處，后采用抽水泵進(jìn)行強(qiáng)排。臨時(shí)排水?dāng)嗝婕?xì)部示意圖（2）基坑頂部排水沿基坑頂兩側(cè)縱向設(shè)置截水溝，截水溝距離鋼板樁1m，橫截面為0.2×0.2m，阻止坑外地表水流入坑內(nèi)，鋼板樁頂標(biāo)高應(yīng)高出原地面30cm以上，防止集中降雨導(dǎo)致雨水倒灌。兩側(cè)基坑8m以外路基放坡開(kāi)挖位置用彩條布進(jìn)行覆蓋，防止塌方。臨時(shí)排水平面細(xì)部示意圖五、基坑工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)5.1監(jiān)測(cè)目的在基坑的開(kāi)挖的過(guò)程中以及后續(xù)施工過(guò)程中，必須對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變位以及周圍環(huán)境條件變化，進(jìn)行各種觀測(cè)及測(cè)量數(shù)據(jù)的分析工作，并將觀測(cè)結(jié)果及時(shí)對(duì)比分析，以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工。5.2監(jiān)測(cè)項(xiàng)目基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括鋼板樁及周邊土體水平位移、沉降量。由于儀器精度及數(shù)據(jù)分析能力有限，本項(xiàng)目基坑監(jiān)測(cè)由業(yè)主委托的第三方監(jiān)測(cè)單位廣東省地質(zhì)建設(shè)工程勘察院負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)及基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析。項(xiàng)目部主要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鋼板樁施工及開(kāi)挖過(guò)程中的施工監(jiān)測(cè)。5.3監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置及數(shù)量（1）鋼板樁監(jiān)測(cè)的初始值應(yīng)在施工工序之前測(cè)定，需要選取至少連續(xù)觀測(cè)2次的穩(wěn)定值并取二者的平均值，測(cè)點(diǎn)埋設(shè)后應(yīng)與施工檢測(cè)方向同一時(shí)段測(cè)定初始值并取值達(dá)成一致。（2）水平位移及沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)在一般路段每隔10m布置一個(gè),在有建筑物路段應(yīng)適當(dāng)加密?；优赃叺慕ㄖ飸?yīng)設(shè)置水平和沉降的監(jiān)測(cè)點(diǎn),且每側(cè)均不少于3個(gè)測(cè)點(diǎn),布置位置按監(jiān)測(cè)規(guī)范要求確定。（3）沉降觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在基坑結(jié)構(gòu)外側(cè)土層表面或柔性地面上，與支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平距離，宜在基坑深度的0.2倍范圍以內(nèi)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置斷面示意圖5.4監(jiān)測(cè)控制指標(biāo)本項(xiàng)目基坑安全等級(jí)為:三級(jí)。監(jiān)測(cè)報(bào)警值:基坑頂部水平位移不大于60mm且不大于該處基坑深度的0.8%,位移變化速率不大于5mm/d;鋼板樁豎向位移不大于40mm,且不大于基坑深度的0.6%，沉降變化速率不大于4mm/d。當(dāng)監(jiān)測(cè)值達(dá)到規(guī)定值或連續(xù)3次達(dá)到設(shè)計(jì)值的70%時(shí)應(yīng)該進(jìn)行預(yù)警。基坑監(jiān)測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)預(yù)警值5.5監(jiān)測(cè)要求和監(jiān)測(cè)周期（1）監(jiān)測(cè)要求①鋼板樁監(jiān)測(cè)的初始值應(yīng)在施工工序之前測(cè)定，需要選取至少連續(xù)觀測(cè)2次的穩(wěn)定值并取其平均值，測(cè)點(diǎn)埋設(shè)后應(yīng)與施工檢測(cè)方向同一時(shí)段測(cè)定初始值并取值達(dá)成一致。②在施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)測(cè)試設(shè)備及測(cè)試點(diǎn)的保護(hù)，防止其被破壞；③必須采取有效的措施用來(lái)保證基準(zhǔn)點(diǎn)的可靠性以及測(cè)試設(shè)備的完好性，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。（2）監(jiān)測(cè)周期從基坑開(kāi)挖開(kāi)始，到施工結(jié)束基坑回填的整個(gè)過(guò)程中。在圍護(hù)施工時(shí)，正常情況下，對(duì)基坑的監(jiān)測(cè)需保證每?jī)商煊^測(cè)一次，如果當(dāng)日變化量累計(jì)變化量較大時(shí)，需要分析數(shù)據(jù)并且加大監(jiān)測(cè)頻率。5.6基坑監(jiān)測(cè)措施本工程監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容為基坑頂部水平位移監(jiān)測(cè)、地表沉降監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)巡視巡查。由項(xiàng)目部進(jìn)行常規(guī)的施工監(jiān)測(cè)，由第三方進(jìn)行專業(yè)的基坑監(jiān)測(cè)。（1）水平位移監(jiān)測(cè)：鋼板樁打設(shè)完成后，在鋼板樁頂面用紅油漆做好檢測(cè)點(diǎn)標(biāo)記，監(jiān)測(cè)點(diǎn)每10m一個(gè)，用全站儀做好原始數(shù)據(jù)，基坑開(kāi)挖過(guò)程中，每天觀測(cè)一次，基坑開(kāi)挖后每2天監(jiān)測(cè)1次。（2）沉降觀測(cè)：鋼板樁打設(shè)完成后，在地面做好沉降觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)記，監(jiān)測(cè)點(diǎn)每10m一個(gè)，同一斷面數(shù)量不少于3個(gè)。用全站儀做好原始數(shù)據(jù)，基坑開(kāi)挖過(guò)程中，每天觀測(cè)1次，基坑開(kāi)挖后每2天監(jiān)測(cè)一次。六、基坑開(kāi)挖施工注意事項(xiàng)（1)為了確保基坑開(kāi)挖時(shí)沒(méi)有安全隱患，在施工過(guò)程中要特別注意周圍施工環(huán)境的，并且認(rèn)真做好安全防護(hù)措施。（2）在基坑開(kāi)挖時(shí)，開(kāi)挖的原則為“開(kāi)槽支撐、先撐后挖、分層開(kāi)挖、嚴(yán)禁超挖、土方分層開(kāi)挖、墊層隨挖隨澆”。（3)當(dāng)基坑開(kāi)挖時(shí)使用多臺(tái)挖掘設(shè)備在同一作業(yè)面進(jìn)行機(jī)械開(kāi)挖時(shí)，機(jī)械間距須大于10m;在不同臺(tái)階同時(shí)開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)提前驗(yàn)算邊坡穩(wěn)定性，上下臺(tái)階挖掘機(jī)前后相距要保持30m以上;挖掘機(jī)距離下面的邊坡要有一定安全距離，防止翻車事故，且現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖施工安排專人指揮，專人盯控，確保機(jī)械操作手無(wú)視野盲區(qū)。（4）當(dāng)基坑開(kāi)挖無(wú)法使用機(jī)械開(kāi)挖時(shí)，盡量保證人工挖土速度能跟上挖機(jī)挖土的速度，同時(shí)二者須錯(cuò)開(kāi)施工時(shí)間和施工地點(diǎn)地點(diǎn)，以確保安全，挖出的土方及時(shí)運(yùn)出基坑，并盡快使用碎石進(jìn)行換填。（5）原則上不在夜間進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)工作，如果因特殊原因確需夜間施工的，現(xiàn)場(chǎng)必須保證充足的照明，在危險(xiǎn)地段須設(shè)置紅燈警示標(biāo)志，防止土方超挖，且現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖施工安排專人指揮，專人盯控，確保機(jī)械操作手無(wú)視野盲區(qū)。七、總結(jié)中鐵六局集團(tuán)廣州公司大崗項(xiàng)目承建的集滘二路泵站框架涵洞在珠三角沖積平原地區(qū)深厚流塑淤泥地質(zhì)采用克服現(xiàn)場(chǎng)軟基高孔隙度、高壓縮性、低透水性，觸變性、流變性的特性，地基