埋地管道安装软弱土基坑支护技术

王建平 郭长安 苏保威

保证基坑支护结构及土体的整体稳定性，确保支护结构在施工期间安全可靠，在确保基坑及周围建（构）筑物安全可靠的情况下，采用最简明的支护手段，达到节省材料、方便施工、加快施工进度、降低工程造价目的。

1.工程概况

本工程位于宁波某钢厂厂区，为生产生活污水管道，总长约3.5km，开挖深度在4m以内。场地内除分布有临时建筑外，大部分地段为农田和果林，场地北部有水渠通过，施工现场开阔。管道基坑土方开挖均分布在软弱土上，要保障管道安装的顺利进行，则基坑支护施工技术即成为首要解决的问题。基坑围护结构形式的选取必须综合考虑基坑特点、周边环境和地质条件等因素，经过周密的施工设计计算与验算，才能得到既安全可靠、经济合理又施工方便的基坑支护方案，以圆满解决埋地管道在软弱土基坑内的安装工程施工技术难题。

2.地质条件

1层：素填土

灰色、杂色，松散状态，土质极不均一，主要有碎石、块石、块石夹砂土等组成，全址均有分布，层厚0.3～3.5m不等。

2——1层：粘土

灰黄色，可塑状态，厚层状，中等偏高压缩型，土质不甚均一，自上而下土质渐变差，局部地段为粉质粘土，切面光滑，摇震反应无，干强度高，韧性高。该层局部地段缺失，厚层0.4～0.7m，层顶标高0.28～2.28m。

3——1层：淤泥质粘土

灰色，流塑状态，厚层状为主，高压缩性，土质不甚均一，局部为淤泥或淤泥质粉质粘土，切面光滑，摇震反应无，干强度高，可塑性高。全址均有分布，层厚3.1～19.6m，层顶标高-1.13～1.21m.

3——2层：粉质粘土

浅灰黄色，可塑，厚层状，中等高压缩型，土质不甚均一，切面稍光滑，摇震反应无，韧性中等，干强度高，该层仅局部分布，层厚1.0m，层顶标高-11.95m。

因污水管道位置紧靠电缆隧道，计算参数采用电缆隧道勘察报告中有关技术参数。

根据以上所述基坑的特点，经过对沉管灌注桩、水泥搅拌桩及放坡大开挖等多种围护结构形式的经济技术计算分析比较，决定采用多排水泥搅拌桩结合放坡加内支撑形式进行围护结构设计。该围护结构形式方案充分利用水泥搅拌桩重力式挡墙，具有施工方便、挖土方量小及放坡大开挖造价低等综合优势，经过多个工程实践的应用表明：该结构形式造价低廉，施工方便，围护结构变形小，极受建设单位欢迎。

3.基坑支护工程技术参数及其计算和稳定性验算

3.1基坑支护工程参数（见表1、表2）

3.2污水管道安装基坑支护验算

3.2.1 3.0m挖深（2.5～3.0m）采用钢板桩支护技术，施工图及其剖面如图1所示。技术参数见表3、表4、表5，计算结果见表6。抗倾覆安全系数：1.028；

整体稳定计算方法：瑞典条分法； 整体稳定安全系数：2.168；

滑移面圆心座标（m）：X=0.979Y=3.092 半径（m）：R=12.20；

抗隆起安全系数：Prandtl ：4.319；Terzaghi：1.544 ；隆起量（mm）:18；

抗管涌安全系数：2.466；T=30kN/m.

3.2.23.5m挖深（3.0～3.5m）采用水泥搅拌桩支护，施工图及其剖面如图2所示。技术参数见表7，计算结果见表8。

3.2.34.0m挖深（3.5～4.0m）采用水泥搅拌桩支护，施工图及其剖面如图2所示。技术参数见表11，计算结果见表12。

截面验算取弹性支点法计算结果。

截面抗压验算：1.25•rcs•γ0•Z＋M/N=0.2≤fcs=1.00(N/mm2)(抗压强度满足!)；

截面抗拉验算：M/W-rcs•Z=－0.14≤0.06•fcs=0.06(N/mm2)(抗压强度满足!)；

抗滑移安全系数：1.165；抗倾覆安全系数：1.389；

整体稳定计算方式：Bishop法；整体稳定安全系数：1.37；

抗隆起安全系数：Prandtl ：1.106 Terzaghi：1.332 ；隆起量（mm）：29；

抗管涌安全系数：2.600；

稳定性验算：技术参数见表13，计算结果见表14。

4.基坑支护施工

4.1搅拌桩施工

基坑围护桩施工质量的好坏，直接影响施工开挖的顺利进行，应予以充分重视。如图1、图2所示，水泥搅拌桩主要施工要求如下：

（1）水泥搅拌桩桩径为Φ700，桩间搭接为200，采用普通32.5级水泥，水泥掺和量为15%，水灰比0.5～0.55。

（2）在水泥搅拌桩施工前，需进行水泥土强度试验。

（3）施工前需根据现场实际情况对桩位进行排障或排障换土处理。

（4）施工时应做到桩桩咬和，上下均匀不漏水。

（5）参照《宁波市软土深基坑支护设计与施工暂行规定》中第5.2.3条和《软土地基深层搅拌桩加固技术规程》进行施工。

4.2 基础开挖施工

基础开挖施工是整个地下工程施工的关键共序，施工时必须严格按照设计及《宁波市软土深基坑支护设计与施工暂行规定》要求进行。

（1）水泥搅拌桩达到设计强度后，挖坑内四周土体至设计标高，边修土边设护坡面层及排水明沟。

（2）挖至垫层底标高。边挖边设垫层。

（3）挖土以机械开挖为主，人工开挖为辅。

（4）机械开挖至设计标高后，立即进行人工修土和垫层，并必须在24h内完成。

（5）用机械开挖时必须注意，挖土深度严禁超过设计标高，避免扰动开挖面以下的坑内土体原状结构，不得损坏围护结构。

（6）坑内土体开挖是不得留陡坡，以免基坑内土体滑移而引起土体扰动。

（7）基坑挖土应做到“五边”即：边挖、边凿、边铺、边浇、边砌的施工方法，保证基坑土体不长期暴漏，确保基坑稳定。

（8）基坑内挖出的土方及时外运，基坑四周6m范围内不得堆载，否则会使围护结构变形过大，危及基坑安全。

4.2.1 挖土

挖土施工参照《宁波市软土深基坑支护设计与施工暂行规定》中第5.3.1至5.3.7条要求进行。

4.2.2地表及坑底排水

沿基坑外侧1m左右设排水明沟，并根据实际情况每隔20m左右设地表集中排水井。基坑内根据实际施工情况设纵横向排水沟，并每隔20m设集中排水井。做好基坑内外有组织的排水工作，确保基坑内土体不受水浸泡。

4.2.3 回填

待污水管安装完毕验收合格后回填，回填前及时清除坑内的积水和有机杂物，并分层回填夯实。

4.3防渗漏措施

根据工程实际需要，可在一级坡底处设排水明沟和集中排水井。

4.4应急措施

根据现场监测数据及现场情况，若发现异常现象，可根据实际情况采取以下应急措施：

（1）当放坡面出现滑移时，可用木桩加固。

（2）在水平变位最大部位设型钢围檩，并设钢管角撑或斜撑。

（3）在基坑外侧卸土（荷载）或坑底加设钢筋混凝土支撑板带及围檩。

（4）在基坑内快速用块石或袋装碎石回填。

（5）在搅拌桩桩顶堆载。

为确保基坑及其周围建（构）筑物的安全，须备有一定数量型钢、编织袋等应急材料。

4.5基坑监测

基坑土体开挖施工期间应加强对基坑围护结构、工程桩、临近道路及管线的观察，发现异常情况必须立即通知有关单位，以便及时采取有效措施，消除隐患，确保工程顺利进行。

（1）水平位移观测

在水泥搅拌桩顶、放坡台面上设点进行水平位移观测，随时掌握围护结构的水平变位情况。

（2）沉降观测

在基坑内外土体设点进行沉降观测，以掌握基坑开挖过程中支撑体系竖向变位、坑内土体隆起、基坑外土体沉陷等情况。

（3）基坑监测报警值

基坑监测报警值可参考《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292－1999第6.2.10条，由于该条文部分规定不详，基坑设计和监测的控制标准（详见表15）应根据现场施工动态随时进行调整。

结合宁波地区经验，本工程基坑开挖检测变形报警值如下（详见表16）。

5.经济效益

（1）围护结构形式施工预算审批26万元。实际发生费用16万元，节约费用10万元。

（2）按照合理的基坑开挖方案，减少挖土方量18000 m3。

计算：18000(m3)×17(元|m)3= 30.6（万元）。

（3）提高吊车利用率，节约吊车台班使用数量100台班。

计算：100(台班)×1200(元|台班)= 12（万元）。

（4）节约人工3660个工日。

计算：3660(工日)×65(元/工日) = 23.79（万元）

以上四项合计共节约资金：10＋30.6＋12＋23.79= 76.39(万元)。

6.结束语

本工程遇到的软弱土基坑支护技术难题，通过工程技术人员和广大施工人员的共同努力，采用多排水泥搅拌桩并结合放坡加内支撑形式进行围护结构设计与施工，圆满完成软弱土下埋地管道安装任务，在施工技术和施工实践等方面积累了大量的宝贵经验，并取得了良好的经济效益。

[参考文献]

[1]《宁波市软土深基坑支护设计与施工暂行规定》[S]；《软土地基深层搅拌桩加固技术规程》[S]；《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292[S].

[2]《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204[S]；《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205[S]；《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242[S].

[3]《建筑施工手册》[M]（第四版）.

（作者单位：中国二冶集团有限公司）