海相淤泥土质下的水工构筑物深基坑施工技术研究

徐聆溪 姜万 周月

摘要：本文以连云港市徐圩新区第二水厂及配套管网二期工程为例，通过分析工程地质、水文情况、支护设计及施工等方面，最后基坑采用较为经济安全、节约工期的拉森钢板桩+钢支撑围护体系，取得了良好的支撑效果，为今后类似沿海土质的工程深基坑支护施工提供技术参考。

关键词：深基坑;支护施工;海相淤泥

中图分类号：TU753    文献标志码：A    文章编号：2095-6903（2021）08-0000-00

近年来，随着经济的发展及环保要求的提高，大型工业项目加速向沿海地区迁移，但沿海地区地质多为海相淤泥，且淤泥层厚度较深，为水工构筑物深基坑施工增加很大难度，极易造成基底隆起甚至塌方现象出现，因此需要从深基坑支护设计及施工等多方面入手，选择最佳的支护体系。本文以连云港市徐圩新区第二水厂及配套管网二期工程为例，通过方案比选、优化设计，基坑采用较为经济安全、节约工期的拉森钢板桩+钢支撑围护体系，取得了良好的支撑效果，为今后类似工程深基坑支护施工技术提供参考。

1 工程概况

连云港市徐圩新区第二水厂二期工程位于连云港市徐圩新区陬山路与石化九路交汇处，日处理水量20万吨，项目占地约75亩，工作区属于滨海相沉积地貌，地势较平坦，场地原大部分为盐田分布区。

该工程主要构筑物为清水池、排水排泥池、平流沉淀池、滤池、斜管浓缩池等。自然地面黄海高程标高+3.60 m，基坑开挖深度 4.35～7.00 m，根据勘察资料及基坑深度，可以判定基坑基础普遍在3层淤泥土质中，厂区淤泥厚度平均14.11 m，3层淤泥具有含水量高，强度低，压缩性高，侧向稳定性差，大大增加了构筑物的施工难度，本文以排水排泥池为例进行详细说明。

2 工程地质及水文情况

2.1 工程地址条件

按土层的地质时代、成因类型、岩性及工程地质特性，将场地土在勘察深度范围内自上而下划分为11个工程地质层，分述如下：1层素填土：灰黄色，松散，稍湿，以黏性土为主，均匀性较差，厚度0.40～1.90 m，平均0.87 m;2层黏土：灰黄色，软-可塑，土质较均匀，切面光滑，干强度高，韧性高，厚度0.70～1.80m，平均1.28 m;3层淤泥：浅灰色，流塑，土质较均匀，干强度高，韧性中等，厚度13.30～15.20 m，平均14.11 m;4层粉质黏土：灰黄色，可塑，土质均匀性一般，干强度中等，韧性一般，厚度1.90～4.70 m，平均3.53m;4-1层粉砂夹粉土：褐黄色，中密，主要矿物成分为石英，夹粉土薄层，饱和，厚度1.10～5.30 m，平均3.18 m;4-2层粉土夹粉质黏土：褐黄色，中密，土质均匀性一般，夹黏性土及粉砂薄层，厚度1.70～5.30 m，平均2.84 m;5层粉质黏土：灰黄夹灰褐色，土质均匀性一般，干强度中等，厚度1.80～7.90 m，平均4.93 m;5-1层粉土夹粉砂：灰黄夹灰褐色，土质均匀性一般，夹黏性土及粉砂薄层，厚度1.50～4.30 m，平均2.85 m;6层粉砂：灰黄夹灰褐色，中密-密实，主要矿物成分为石英及长石，级配较差，饱和，厚度5.10～10.90 m，平均8.49 m;7层粉质黏土：灰褐色，软-可塑，土质均匀性一般，夹粉土薄层，干强度中等，厚度4.00～6.30 m，平均4.69 m;8层粉细砂：灰褐色，密实，主要矿物成分为石英及长石，颗粒多以亚圆形为主，工程性能较好。

2.2 水文地质条件

地下水主要类型为潜水和承压水，潜水主要赋存于上部1层素填土、2层黏土、3层淤泥中，潜水水位埋深0.20～1.00 m，标高一般在1.90 m左右;承压水主要赋存于4～1层粉砂夹粉土、4-2层粉土夹粉质黏土、5-1层粉土夹粉砂、6层粉砂、8层粉砂中，4～1层粉砂夹粉土、4～2层粉土夹粉质黏土承压水水位标高约在-1.0 m，5～1层粉土夹粉砂承压水水位标高约在-6.0 m，6层粉砂、8层粉砂承压水水位标高约在-10.0 m（测量孔为 CJ03/CJ08/CJ15 三孔，采用下套管分层测量），水量一般。

该场地环境类型为Ⅱ类。根据附近场地前期勘察水质分析报告，判定场地地下水，在长期浸水条件下，对混凝土结构和混凝土中的钢筋具弱腐蚀性;在干湿交替条件下，对混凝土结构具中等腐蚀性，对钢筋混凝土结构内的钢筋具强腐蚀性。承压水在长期浸水条件下，对混凝土结构和混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。

3 深基坑支护设计及施工

3.1 工程特点及难点

（1）排水排泥池基坑开挖深度5.3 m，局部开挖深度为6.5 m，根据勘察资料及基坑深度，可以判定基坑基础在3层淤泥土质中，3 层淤泥具有含水量高，强度低，压缩性高，灵敏度较高，侧向稳定性差，对基坑侧壁稳定性影响较大，所以对基坑支护要求高;（2）基坑开挖时因存在较厚软土层，容易对已施工的桩基造成偏桩，且现场构筑物基本為全地下结构，施工难度较大;（3）排水排泥池紧邻北侧沉淀池、东侧浓缩池，基础施工时对周边影响大，必须控制好基坑位移;（4）为确保基坑安全，排水排泥池设计两道横支撑，且基坑底部存在1.2 m的高低差，空间狭小，给施工带来较大难度。

3.2 基坑支护形式的选择

本着“安全可靠，经济合理，方便施工，节约工期”的原则，综合考虑地质条件、环境影响等因素，经过计算及论证，最终确定支护方案为：采用FSP-VI-18m拉森钢板桩施工支护，围檩材料均采用400×400×13×21H型钢，支撑采用609×16圆管钢支撑，立柱采用H400×400×13×21，长度20米，共10颗，排水排泥池做上下两层支撑，角撑两道，对撑三道，支撑方法详如图1、图2所示。

3.3 基坑支護施工

3.3.1 施工流程

（1）施工准备→（2）测量放线，确认定位钢板桩位置→（3）定位钢板桩施工→（4）依次施工钢板桩→（5）重复（2）～（4）直至钢板桩施工完毕→（6）土方开挖至第一道围檩支撑标高-2.2m→（7）安装第一道支撑→（8）土方开挖至第二道围檩支撑标高-4.2m→（9）安装第二道支撑→（10）土方开挖至距基底标高→底板施工→浇筑混凝土→侧壁施工→回填后拆除第二道撑→侧壁继续施工→回填后拆除第一道撑→顶板施工，详如图3所示。

3.3.2 基坑支护与开挖

排水池排泥池基础顶相对标高-4.500～-5.700m，筏板厚度500mm，基底相对标高-5.100～-6.300m，开挖深度约4.9～6.1米。基坑长为33.7m，宽25.9m，开挖土方量约为5300m³。钢板桩施工完成，进行钢板桩标高验收，验收合格后进行围檩支撑卸土，卸第一层土深度达到围檩设计标高-2.2m。支撑安装完成后进行支撑验收，验收合格后，进行第二层开挖达到第二道围檩设计标高-4.2m。支撑安装完成后进行支撑验收，验收合格后，进行第三层开挖达到坑底标高。挖第一层土采用220反铲式挖机在坑内开挖，第二层、第三层土均采用长臂挖掘机进行开挖。

第一步开挖时按照“由深到浅”和“先支撑后开挖”的施工原则，对深基坑开始开挖。钢板桩撑安装结束后先在基坑两侧用2台200挖机对称开挖。当200挖机不够长时再使用2台18米臂长的长臂挖机开挖（经计算18米臂长的长臂挖机均能满足深基坑的开挖臂长）或者用吊车将60小挖机吊入坑内，小挖机将基坑中间土方翻到坑边让200挖机开挖。局部挖机挖不到的部位采用人工开挖。

挖第一层土采用220反铲式挖机在坑内开挖，第二层、第三层土均采用长臂挖掘机进行开挖。采用两台长臂挖掘机在钢板道路上对称开挖，以保证钢板桩支护稳定。为了减少对土体的扰动，运输车辆采用小型农用车进行运土。

钢板桩施工完成，进行钢板桩标高验收，验收合格后进行围檩支撑卸土，卸第一层土深度达到围檩设计标高-2.2m。支撑安装完成后进行支撑验收，验收合格后，进行第二层开挖达到第二道围檩设计标高-4.2m。支撑安装完成后进行支撑验收，验收合格后，进行第三层开挖达到坑底标高。挖第一层土采用220反铲式挖机在坑内开挖，第二层、第三层土均采用长臂挖掘机进行开挖。采用两台长臂挖掘机在钢板道路上对称开挖，以保证钢板桩支护稳定。为了减少对土体的扰动，运输车辆采用小型农用车进行运土，详如图4所示。

3.3.3 钢板桩拔除

支撑拆除后，采用振动锤拔桩，拔时应注意以下事项：

（1）拔桩起点和顺序：按照沉桩时的实际来选择拔桩起点，拔桩顺序尽量与打桩顺序相反，从最后一根桩拔到第一根，可以在拔桩时考虑跳桩。

（2）振打与振拔：采取边振边拔的方式拔桩，先通过使用振动锤将板桩锁口振活来减少土的粘附。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100～300mm，再与振动锤交替振打、振拔。

（3）起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷，起吊力略小于减振器弹簧的压缩极限。

（4）对于拔除后留下的桩孔，必须立即进行回填处理。回填使用材料为中粗砂。

3.3.4 基坑监测

在基坑施工中，基坑监测是保证工程及周边环境安全，充分发挥工程经济、环境效益的一个必不可少的重要环节。在基坑开挖和后续施工中，加强对基坑支护结构和周边环境的监测，可以及时发现不稳定因素，掌握基坑维护结构的安全性，为信息化施工和优化设计提供依据。

4 结语

海相淤泥地基中深基坑施工对支护结构的稳定性有更高的要求。通过对连云港市徐圩新区第二水厂及配套管网二期工程基坑支护工程的设计、施工、检测的分析，可以表明采取此方案能够弥补因基底加固水泥搅拌桩在淤泥质地基中成型不好所带来的风险，降低了基坑隆起甚至塌方所带来的风险，能够保证基坑的安全。

参考文献

[1] 文磊，孔纲强，张振东，等.海相淤泥质土中后注浆微型钢管桩浆液扩散及承载特性研究[J].工程力学，2019，36（4）：214-220+230.

[2]吴书崇.复杂环境条件下深基坑支护施工技术分析[J].建筑技术开发，2021，48（6）：19-20.

[3]孙超，郭浩天.深基坑支护新技术现状及展望[J].建筑科学与工程学报，2018，35（3）：104-117.

收稿日期：2021-07-08

作者简介：徐聆溪（1979—），女，江苏连云港人，本科，高级工程师，研究方向：建筑工程、水土结构工程的管理。

Research on Construction Technology of Deep Foundation Pit of Hydraulic Structure under Marine Silt Soil

XU Lingxi，JIANG Wan，ZHOU Yue

（1.Jiangsu Fangyang Group Co. LTD，Lianyungang Jiangsu  222000;2.Jiangsu Fangyang Water Co. LTD，Lianyungang  Jiangsu  222000）

Abstract： This article takes the second phase of the second water plant and supporting pipeline network in Xuwei New District， Lianyungang City as an example. Through the analysis of engineering geology， hydrological conditions， support design and construction， etc.，Finally， the foundation pit adopts a relatively economical， safe， and time-saving Larsen steel sheet pile and steel support enclosure system， which has achieved a good support effect.It provides technical reference for the support construction of deep foundation pits similar to coastal soils in the future.

Keywords： deep foundation pit; support construction; marine silt