基坑工程范围内既有温泉井的保护之实践创新——以福州某温泉区域基坑工程为例

吴艳斌 刘鹏辉 涂儒杰 肖子涵 张业强

(1.中国建筑第四工程局有限公司 广东广州 510000；2.中建四局建设发展有限公司 福建厦门 361000)

1 工程概况

某工程地处福州市鼓楼区古乐路以东，总用地面积18 526 m2，总建筑面积67 594.53 m2。项目所在地周边温泉资源丰富。该项目基坑开挖深度约5m～8m，局部超过10m，在红线内东北角处有3口历史悠久温泉古井，是福州汤文化象征的代表之一。建设单位为了实现土地资源利用最大化，提高经济效益，将温泉井所在区域面积纳入地下室结构内。但温泉井所属单位要求施工阶段温泉井仍需正常运行。故，项目施工过程，温泉井的保护是其重中之重。

根据该项目特点，其基坑支护结构较为复杂，施工机械多，基础施工各个工序工种交叉作业多，基坑支护围护结构包括三轴搅拌桩+H型钢围护结构、混凝土灌注桩、内撑梁结构、单轴搅拌桩等，工程桩采用预应力静压管桩。3口温泉井处在地下室东北角内，必须通过对温泉井竖向主管、温泉井水平支管两大方面采取保护措施，保证施工过程不破坏温泉井，并保证施工过程温泉井正常营运，并保证工程进度。

以上两大方面是温泉井保护重难点工作，因此施工过程需避免因施工作业而破坏温泉井竖管及支管；采取创新性的技术措施包括：管桩施工先行使用引孔施工工艺、埋设监测点对温泉井竖管变形情况进行数据采集分析，改变温泉井附近工程桩的桩型，采用大口径单轴搅拌桩内插钢管施工工艺，对温泉井竖管形成有效的围护结构、设置临时钢平台、土方开挖期间利用型钢作为温泉井水平支管的支撑点，保证开挖期间支管正常使用等系列保护措施，从而保证工程进度。

2 温泉井竖向主管保护技术难点及其措施

2.1 重难点问题

(1)保证温泉井竖向主管在施工过程中不受到破坏且正常使用。

(2)消除施工过程中土体对温泉井竖向主管产生的挤压应力。

(3)土方开挖后，土体下降，建立新的支撑平台，应使温泉井竖向主管管头保持在原有的平面上，不改变其现有构造布局。

(4)重新搭设操作平台，保证温泉井竖管在施工期间能正常提升维保。

2.2 采取的技术措施

(1)在基坑支护结构及预应力管桩施工前，对土体在施工过程中所产生的挤压应力进行监测，在温泉井竖管周边半径1500 mm处埋设土体位移监测点，以用于后续施工过程对温泉井竖管受到的挤压应力变形进行实时监测，提供可靠的数据，保证温泉井竖管的安全如图1所示[1]。

图1 温泉井竖管监测数据

(2)根据监测数据，改变温泉井周边工程桩桩型及施工工艺，在离温泉井50 m半径范围内，预应力管桩采用先行引孔施工，减少桩挤压应力对温泉井竖向主管产生的变形。

(3)沿着温泉井周边半径1500 mm处，布置一圈水泥搅拌桩，搅拌桩口径φ800 mm，内插DN80无缝钢管；根据地勘报告，以中砂层作为搅拌桩嵌固端，无缝钢管内插，增强水泥搅拌桩的整体刚度；对温泉井竖管形成一个整体封闭式的围护结构，有效地阻隔基坑支护及桩基施工中的挤压应力传导如图2～图3所示[2]。

1-温泉井竖管 ；2-温泉井套管；3-水泥搅拌桩；4-钢管；5-井口受力板；11-土体位移监测点

1-温泉井竖管；2-温泉井套管 ；3-水泥搅拌桩；4-钢管；5-井口受力板；6-土层；7-温泉井井道

(4)在土方开挖时，先开挖地面500 mm高度土层，露出水泥搅拌桩；采用人工打凿方式，将水泥土剔除，露出无缝钢管作为钢平台支撑点并布置槽钢，满足整体钢平台受力要求；铺设花纹板，并安装好温泉井竖向主管的检修提升架，焊接固定于钢平台上；破除原始水泥支墩，将原有温泉井竖管井口受力点板转换至钢平台上，以平台作为竖管受力支撑点；温泉井井道与井口受力板严密贴合，以防施工过程垃圾污染温泉井如图4～图5所示[3]。

(5)温泉井竖管横穿地下室底板区域加强防渗处理，横穿底板部分竖管及套管，采用外焊一圈外径325 mm，高1200 mm无缝钢管，沿无缝钢管焊接两段翼环；无缝钢管与套管之间缝隙采用石棉水泥封堵，保证密实，并在其外围浇筑一层混凝土保护层。

(6)钢管支撑架横穿混凝土板处，在混凝土板厚中部焊接止水钢板，满焊一圈，发挥防水作用。

1-温泉井竖管；2-温泉井套管；4-钢管；5-井口受力板；8-槽钢；9-钢花纹板

1-温泉井竖管；2-温泉井套管；3-水泥搅拌桩；4-钢管；5-井口受力板；8-槽钢；9-钢花纹板；10-温泉井检修提升架；12-无缝钢套管；13-止水翼环 14-石棉水泥；15-混凝土保护层；16-止水钢板

3 温泉井水平支管保护技术难点及其措施

3.1 重难点问题

(1)需保证温泉井水平管在施工过程中的正常外输使用。

(2)温泉井水平支管，由基坑内横穿至地下室外墙，土方开挖时支管将处于悬空状态，悬空段最长约为21 m，需采取有效的技术措施，防止悬空段水平支管在自身自重作用下及温泉水输送过程，竖向线荷载超过支管抗弯性能，从而导致支管变形超出极限值而破坏。

(3)施工过程中，大型机械设备的挤压力将对支管产生位移与变形，需合理地安排土方开挖顺序，阻断大型施工机械在该区域施工时压的应力传导。

3.2 采取的技术措施

(1)采用型钢管廊、型钢支撑架和钢构支撑架,型钢支撑架采用HM488×300×11×18型号型钢作为材料，在温泉井周边地下室主体结构准备施工前，合理排布型钢支撑架。根据温泉井支管的两处延伸段，从最远端到基坑边钢构支撑架之间的距离进行均匀分布，使温泉井支管管廊受力合理；结合项目地勘中土质情况，控制型钢下沉深度，保证土体开挖或型钢支撑架的悬空段不大于入土段的三分之二；位于基坑边冠梁上的钢构支撑架，用角钢∠36×36×4焊接骨架(骨架为500mm×500mm×1500mm高)，控制好支撑架面标高，使标高控制在地下室顶板结构面标高如图6～图8所示。

1-型钢管廊；2-型钢支撑架；3-钢构支撑架；4-温泉井支管；7-止水钢板

1-型钢管廊；2-型钢支撑架；4-温泉井支管；5-土工布保护；8-土体；9-支撑点与管廊焊接

1-型钢管廊；2-型钢支撑架；5-土工布保护；10-管廊剖口连接通道；11-温泉井支管

(2)在施工完成型钢支撑架及钢结构支撑架，对温泉井支管周边的土体进行开挖，开挖深度在顶板标高下500 mm；临时拆除温泉井支管，铺设型钢管廊，型钢管廊采用HN700×300×11×24型号型钢,采用焊接将支撑点击管廊接触面焊接固定；固定完成，在型钢管廊预先铺设双层土工布，将温泉井支管重新接上并包裹做好防护措施；在型钢管廊与温泉井支管交界处，采用气割切出300 mm×150 mm高的剖口，作为连接通道，构成一个完整的支撑管廊。

(3)土体分层分段开挖，在型钢支撑与地下室底板交接部位，焊接止水钢板；型钢支撑架横穿混凝土板处，在混凝土板厚中部焊接止水钢板；采用腹部300 mm、两侧翼50 mm、厚3 mm材质，沿支撑架满焊一圈，发挥其防水作用。底板施工完毕后，在地下室顶板模板施工完，分步分段拆除保护结构，其顺序：先临时拆除温泉井支管→拆除型钢管廊→切除底板面以上型钢支撑架→封闭预留孔洞模板铺设→设置钢筋支架点→恢复温泉井支管。

(4)双层土工布用于保护温泉井支管表面完整，在发生风险性破坏时可以吸收部分温泉水水压，保护周边施工人员安全。

4 结语

在工程建设开始之初，对温泉井结构特性及运行情况的研究非常必然。基此，结合项目土质情况、周边环境、实际施工工艺等方法，因地制宜对竖向主管采取水泥搅拌桩形成围护结构，在水泥搅拌桩中内插钢管提高围护结构整体抵抗土体挤压应力能力，且在地下室土方开挖阶段作为临时钢平台支撑点；可以保证温泉井井口标高不变化，减少影响其正常运营不良因素；利用基坑支护体系中H型钢合理设计水平支管管廊位置，以H型钢作为管廊支撑点，能有效地保护水平支管的稳定性及正常使用。一系列有效的温泉井保护技术措施，对项目顺利的开展、节约工程成本、提高工程进度起到了至关重要的作用。

温泉井的保护措施研究及应用，国内无可借鉴相关工程经验，以该项目为载体，对温泉井本身运行结构及施工过程产生的各个因素影响研究，并采取相应的技术措施及其工程实践应用，形成可行性强的施工工艺，增加了核心技术的市场竞争力。为日后在温泉水资源丰富的区域存在同类工程提供了工程借鉴经验，具有良好的理论探索和实践借鉴意义。