复杂环境下市政工程深基坑施工方案合理性分析

侯 慧 君

(太原市市政工程总公司，山西 太原 030002)

复杂环境下市政工程深基坑施工方案合理性分析

侯 慧 君

(太原市市政工程总公司，山西 太原 030002)

以某市政道路深基坑工程为例，结合现有地质资料以及实际情况，对三种支护方案做了技术、经济、工期的合理性对比分析，选取了SMW工法桩+单排内支撑支护体系的施工方案，经后续的施工实践证明该支护方案合理可靠。

深基坑，支护体系，SMW工法桩，单排内支撑

0 引言

随着城市大规模的建设，在老旧城区核心地段改造或扩建交通日益臃肿的城市主干道成为必然选择。改扩建道路上跨、下穿既有相交道路的桥梁、地道等结构物工程时，在明挖法施工前提下涉及的深基坑支护体系设计和土方开挖等技术对周围地表变形控制要求高，不仅要确保围护结构自身的安全可靠，同时还要确保周边建筑物、市政管线始终处于安全运行状态。因此在确保围护结构稳定与施工安全的前提下如何快速施工是本类市政工程深基坑支护施工的重、难点。

基于此，本文以某市政道路改造工程深基坑工程为例，结合现有地质资料以及实际情况，初选了三种支护方法：钻孔灌注桩、SMW工法桩、拉森IV型钢板桩。总结相关规律，据此分析各种支护结构的可行性，对这四种施工方案综合做了经济及技术方案的可行性对比分析，为今后同类型深基坑工程的设计与施工提供指导。

1 工程概况

某下穿主线道路的地道桥结构采用单箱双室的钢筋混凝土结构，暗埋段结构长480 m,总宽19 m,侧墙0.7 m,中墙厚0.6 m，单室净宽8.5 m。总高7.1 m，顶板厚0.7 m,底板厚0.8 m。地基处理采用80 cm厚片石抛填挤淤+30 cm厚级配碎石垫层+10 cm厚C20混凝土垫层，处理后的地基承载力不低于180 kPa。两端各设20 m长的遮光段，为U槽钢筋混凝土结构，顶部设遮光横梁。

该工程对城市旧城区交通及周边居民日常出行产生巨大不利影响，导致交通疏导组织难度大；业主要求该项目在3个半月内完工并通车；施工场地狭窄受限，各市政管线种类繁杂，密布其中，施工相互交叉；环保要求高，各种噪声、粉尘控制难度大；该地段水文地质情况为高水位、软土地段，邻近的大部分建筑为6层普通砖混建筑结构，老建筑大多建于1990年左右，新的一些建筑多建于2000年左右。北端西侧房屋离暗埋段地道桥边距离仅为10 m，该楼为6层砖混结构的商业用房。周边有大量市政地下管线且部分管线无法迁改，给基坑施工及周边建筑物、市政管线安全运行带来极大的难度与风险。

2 工程地质条件

2.1 地形与工程地质分区

通道场地属于平坦的冲洪积平原，地质分区属于盆地次稳定工程地质亚区。

2.2 场地地下水情况

场地地下水为孔隙潜水，主要接受大气降水的补给，地下水位埋深介于2 m～3 m间。基坑开挖时将形成较大的水头差。

2.3 地质岩土构成

浅层分布有厚度较大的杂填土、砂性土、粉土和透水性强的砾石土,该地层易液化、水稳定性差,在基坑施工中易发生地面沉降和坍方,威胁施工安全和周边环境。

①层含人工杂填土:杂色。由杂填土和素填土组成。覆盖于地表及道路表层,上部含50 cm左右的路面结构层，下部含砖块、碎石、煤渣、灰渣等，不均匀，稍密。厚0.5 m～2 m。

②层含圆砾层及粉土层:黄褐色。圆砾层松散，颗粒级配差。粉土层湿、密实。干强度低，韧性较差。天然含水量22%，天然孔隙比0.682。

③层含粗砾砂、细砂层、粉土层：黄褐色。粗砾砂中密，细砂层及粉土层松散，颗粒级配差，磨圆度较差。干强度低，韧性较差。天然含水量22%，天然孔隙比0.636。

④层含圆砾层、粗砂层、粉土层：黄褐色。稍密，颗粒级配差。干强度低，韧性较差。天然含水量21%，天然孔隙比0.603。

3 深基坑支护方案的分析

市政工程深基坑与建筑深基坑相比独具特点，其支护体系涉及因素众多，支护类型也多种多样。市政工程深基坑支护系统更是一多要素的综合体，存在方案优化的必要性。根据市政工程深基坑特点对整个支护系统施工划分了相应的分析层级，从支护施工方案优化的层级出发，确定最终深基坑支护系统优化分析方法。

3.1 钻孔灌注桩+止水帷幕+单排水平内支撑

1)支护结构技术参数、施工内容及造价。钢筋混凝土C25灌注桩φ800@1 000 mm(配筋率1.1%)，桩长18 m。三轴水泥土搅拌桩φ650@450 mm。C25混凝土冠梁尺寸为1 000 mm×600 mm并预埋支撑连接钢板,设置单排内支撑钢管φ609×16@6 000 mm，挂网喷射C30混凝土δ50 mm。

支护桩采用单排钢筋混凝土灌注桩，止水帷幕采用单排三轴水泥土搅拌桩套接一孔法连续施工，冠梁采用钢筋混凝土结构，内支撑安装后逐根施加轴力30 t，桩间土防护采用挂网喷射混凝土，外部采用管井降水，内部降水采用随土方开挖设集水坑明排抽水。随土方开挖挂网喷射混凝土。经计算基坑每延米造价约1.13万元。

2)方案优缺点。优点：基坑支护体系安全系数高，支护效果好。属刚性支护结构，适合深度超过15 m、主体结构施工周期长的深基坑支护项目。缺点：占用大量施工场地，需倒运并排放大量泥浆，工序多，机械施工耗电量大，投入机械人力较多，为保证止水效果需配套施工三轴搅拌桩作为止水帷幕，支护结构临建工程结构宽达1.7 m,施工进度为1.5个月，并且沿线需改迁2条市政管线，费用极高经济上不合理，方案难合理通过，横向雨污水管处无法打设桩基。

3.2 SMW工法桩+单排内支撑

1)支护结构技术参数、施工内容及造价。三轴水泥土搅拌桩φ850@600 mm，桩长18 m。内插H型钢H700×350×25×25@1 200 mm，型钢长19.5 m,按隔一插一的方法布置。C25混凝土冠梁尺寸为1 200 mm×800 mm ,单排内支撑钢管φ609×16@4 800 mm。

采用单排三轴水泥土搅拌桩套接一孔法连续施工，在干燥状态下涂抹减摩剂，待搅拌桩完成30 min内，由导向轨定位、插入H型钢，接头相互错开，使其形成地下连续支护墙体。后施工钢筋混凝土冠梁并预埋支撑连接钢板，钢管内支撑分节制作采用法兰盘螺栓连接，待安装后在活络端逐根施加轴力35 t，土方开挖分层分段开挖到位，根据支护结构变形监测情况及时对支撑进行二次施加轴力至50 t～60 t。待主体结构施工完成、基坑回填完毕后拆除内支撑。液压千斤顶起拔器夹持H型钢顶升松动后振动锤拔除。经计算基坑每延米造价约0.63万元。

2)方案优缺点。优点：适用土层范围广，对周边环境影响小，无须开槽及钻孔，无泥浆等废弃物产生，止水挡土合二为一，连续施工止水效果好，分段施工施工缝容易处理，投入机械人力相对较少，工序相对简单，成桩质量可靠。型钢插桩可适当调整位置以避开雨污水管位置，及时对基坑降水，土方开挖遇水可明排水处理，主体施工完毕H型钢可回收再利用。支护结构临建工程结构宽1.2 m,施工进度为1个月，沿线需改迁1条市政管线，占用施工场地小，可同步进行其他项目施工，适合主体结构施工周期短的深基坑支护项目。缺点：机械施工用电量较大，型钢插桩定位精度高，需掌握好插桩时间。属柔性支护结构，不适合超过15 m的深基坑。

3.3 拉森Ⅳ型钢板桩+基坑坑外锚拉+双围檩+内支撑

1)支护结构技术参数、施工内容及造价。基坑周边刷坡及桩顶土方下挖2.5 m～3 m减载，使最终基坑开挖深度降低至5.5 m，采用12 m长满打拉森Ⅳ型钢板桩，横向外侧6 m处纵向@5 m布置插打同类型钢板桩设锚拉点，采用2根规格φ15.24 mm预应力钢绞线配套OVM15-2锚具张拉(单根张拉力15 t)成锚固自稳结构、桩身上部及1/2处设置钢围檩使用双拼Ⅰ36a型钢，桩身1/2处采用钢管内支撑φ609×16@5 000 mm待安装后在活络端逐根施加轴力35 t，降水采用管井降水至基坑底部以下。经计算基坑每延米造价约0.45万元。

2)方案优缺点。优点：适用土层范围广，周边无建筑物影响的地段。属常规施工，进度较快，费用较低。施工用电量小，主体结构施工完毕，围檩、内支撑及钢板桩可拆除拔出后周转利用。缺点：对周边环境影响较大，基坑内外同步降水周期较长，插打设钢板桩时噪声大，对居民生活有很大影响。在较短时间内一次性投入各类周转材料种类多数量较大。土方开挖分层分段施工，受下层围檩和内支撑施工及占用空间影响，后期土方开挖进度慢，泥砂易渗水排出导致止水效果差，对周边建筑稳定易产生较大安全隐患，在横穿的雨污水管处无法打设钢板桩，支护及后锚反拉预应力结构宽8 m,施工进度为1.2个月，沿线需改迁5条市政管线，改迁工程量大，占用大量施工场地导致可利用场地狭窄，现场各类机械布置穿行困难、回转空间小，极大影响其他项目同步施工。属柔性支护结构，不适合周边环境复杂、改迁工程量大、开挖深度超过8 m、总体工期短的深基坑支护项目。

4 综合评价及应用效果

结合本工程现场水文地质情况、基坑开挖深度、周边环境因素、外部荷载影响，支护结构使用时间，按照因地制宜、技术可靠、经济合理、确保安全、兑现工期总目标的原则，本工程最终确定了SMW工法桩+单排内支撑支护体系的施工方案，地下水采取三轴水泥土搅拌桩止水帷幕配合管井中深度降水及坑内明排水的控制措施。

在后续的施工实践中，基坑支护的安全实施也佐证了支护方案的合理可靠。基坑监测结果表明支护结构的最大水平位移值和地表最大沉降量均小于设计分析的计算结果，合理安排降排水时间、适当减少抽水量，取得了较为理想的结果。为后续地道桥主体结构的施工提供了安全保障，创造了合理良好的现场条件，最终得到了业主的充分认可。

5 结语

在明挖法前提下进行的市政工程深基坑支护施工时，对较为常用的多种基坑支护方案进行了比选，介绍了各支护体系的施工内容、适用实际条件及优缺点，为前期优化支护设计、后期指导现场施工提供了数据支持。有效解决了在城市复杂环境下市政工程深基坑施工的诸多技术问题，同时通过该工程的施工积累了宝贵的施工经验和一定的技术储备，希望以此为今后的类似工程施工提供借鉴。

The rationality analysis on municipal engineering deep foundation pit construction scheme under complex environment

Hou Huijun

(TaiyuanMunicipalEngineeringCorporation,Taiyuan030002,China)

Taking the deep foundation pit engineering of a municipal road as an example, combining with the existing geological data and actual situation, made comparison and analysis on the rationality of technology, economy, construction period three kinds of support scheme, selected the SMW pile construction method + single row support system construction scheme, through the follow-up construction practice proved that the reasonable and reliable support scheme.

deep foundation pit, support system, SMW pile construction method, single row inner support

1009-6825(2017)01-0094-03

2016-10-28

侯慧君(1976- )，男，工程师

TU463

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