垃圾转运站深基坑施工关键技术研究

刘羽耀

（福州市长乐区建筑工程公司，福建 福州 350001）

0 引言

目前人们对生活环境的要求不断提升，环保项目发展迅速，垃圾转运站项目是重要的环保类建筑工程之一。垃圾转运站建设规模普遍偏大，且主要集中在城区范围，再加上其特殊性，导致该类工程的选址难度较高。垃圾转运站一般是半地下式与全地下式的结构，这使得垃圾转运站项目不得不涉及深基坑施工。因此，对深基坑施工的关键技术开展研究，是确保该类工程施工安全的必要手段。

1 工程概况

某垃圾转运站建筑项目，拟建高度是11.15m，包含地上2 层与地下1 层。该建筑工程的基本情况如表1所示。

2 深基坑施工中存在主要问题

2.1 实际施工和项目设计不符

深基坑支护设计对于整个项目施工有关键性的意义，但实际工程中时常会出现实际施工与设计不符的情况。出现该类问题的原因是相关施工单位没有深入细致地了解工程设计意图，或者是由于工程设计人员没有结合规划场地实际条件，仅凭借少量材料就完成设计工作，加之缺乏深层次现场勘测数据，不清楚周围水文地质情况，最终导致项目的设计与现实作业不符，从而造成安全隐患[1]。此外，深基坑支护施工时，施工人员使用与设计参数有出入的材料，或者是个别建设方偷工减料，实际使用的材料不能满足施工作业需求，从而导致结构支撑能力变弱，整体支护结构就可能出现严重变形与开裂等病害，这也会给深基坑工程施工带来严重的安全隐患。

2.2 基坑土方开挖不当

深基坑土方开挖是深基坑工程施工中一个十分重要的环节，但在土方开挖施工中，因为某些施工方不重视土方开挖，将该环节视为低技术含量的工作，导致施工期间引发许多问题。不同施工阶段的土方开挖随意开展，而各个专业班组之间未能提前协调好时间以及其他施工内容，造成深基坑施工作业经常受阻，不能正常进行，并导致部分深基坑施工作业延期。无序的土方开挖，不仅给深基坑作业带来严重的安全隐患问题，还导致项目整体施工进度受阻。

3 垃圾转运站深基坑设计方案比选

3.1 围护方案的选择

该深基坑项目开挖深度范围内的土层的土质条件一般，还涉及到地下水问题，基坑周边环境复杂，有建筑物、河道以及各类构筑物等，为保护基坑施工安全以及周围建筑的结构安全，需要进行基坑支护。根据类似工程综合来看，该深基坑围护体系能够选择的围护形式有：钻孔灌注桩与水泥土搅拌桩止水帷幕组合；地下连续墙围护；SMW工法桩围护。

三种围护方案的比较分析及选择：地下连续墙结构整体变形小，但成本会相对偏高，而且还需要设置两排水泥混凝土搅拌桩，会占用一部分建筑面积，在建筑占地面积较为紧张的情况下很难满足基本建设的需要。SMW 工法建成的桩体，其侧向刚度水平偏低，在工程建设期间可能会出现明显变形，SMW 工法桩待现场施工作业完成后，需要施工人员将桩体拔出，这对深基坑工程会有较大的影响。钻孔灌注桩与水泥土搅拌桩止水帷幕组合围护方案不仅整体结构的刚度表现较好，而且止水性能较强，因此适合于该垃圾转运站深基坑工程支护。

3.2 基坑支撑材料的选择

该垃圾转运站深基坑工程不仅基坑深度较大，而且开挖面积也比较大，平面形状并不规则，如果单纯使用钢支撑结构，极易出现失稳的情况。混凝土结构本身刚度较高，并且能根据建筑物整体设计灵活布置支撑形式，后期也能够控制结构变形的问题，能保障整体质量，与单一钢支撑框架相比，稳定性、安全性都更好。因此，最终选定混凝土结构进行该工程的基坑支护。

3.3 详细支护方案的制定

根据现场实际情况，制定了该垃圾转运站深基坑工程如下的具体支护方案：

（1）东侧、南侧选用钻孔灌注桩，侧打Φ130预应力锚索，采用Φ400 旋喷扩孔，孔深18m，锚固段长9m，水平间距为2m，内置3 根Φ15.2 钢绞线，与高压旋喷桩止水帷幕联合支护；

（2）深基坑东南角-11.4m处采取被动土压区加固；

（3）西侧选用竖向Φ48支护锚管，高压旋喷桩止水帷幕桩Φ130@1000，L=3000mm，侧打锚杆Φ130@2000，L=6000mm，内置Φ22 三级钢筋，侧面为Φ6@200×200 单层双向钢筋与80mm 厚C20 钢筋混凝土喷面支护；

（4）北侧选用自然放坡，距离坑底1m 处竖向施打Φ80@300 松木桩，L=4000mm，侧打Φ22@600 支护土钉，L=2000mm，侧面Φ6@200×200 单层双向钢筋与80mm厚C20钢筋混凝土喷面支护。

4 垃圾转运站深基坑施工关键技术

4.1 土层锚杆作业

建筑深基坑建设中，锚杆属于承拉杆件，其一端插进地基岩石里，而另一端与挡土墙相连。基坑开挖施工中，应按照基坑深度确认锚杆高度。实际作业时，钻孔直径与孔深需和设计标准相同，孔应为圆柱形，便于布置钢绞线以及灌注混凝土，这样有利于与土层融合，保障锚杆拉伸性能。同时，在钻孔过程中，施工人员要明确孔壁与深度、桩点之间的联系，把控实际高度，做好清孔处理。安装锚索期间，需确保锚索表面光滑没有锈迹。作业人员应结合现场情况灵活变通，可挑选螺旋钻杆技术。

深基坑灌浆料一般由水泥与砂浆拌制，待灌注结束后便可布置垫板、台座、腰梁，并进行锚固张拉。此环节应当强调的是，锚杆要经过专业检测，确保符合工程要求，倘若有出入需尽快调整。

4.2 土钉支护处理

土钉支护可以起到提升支护结构可靠性的作用，能很好地解决很多实际工程问题。现场施工中，相关人员要考虑拉伸强度，土钉品质应与深基坑作业要求相适应，而且需现场检测，包括拉拔效果检测、强度检测等，以确保基坑支护效果。

对于开挖面积大、开挖深度深的基坑工程，为了使项目施工有序进行并保证工程建设质量，应按照分层分段、对称处理的原则进行施工。在开挖的过程中采取土钉支护，可以避免地基土被附近地下水影响以及被日光长时间照射等问题，避免地质条件出现变化引发土质不均导致工程质量降低等问题。

对于地下水的常规处理思路是排水与止水两种，土钉支护将钢筋混凝土与素混凝土等桩体当成支柱介质，代替原本的软土材料，并实现良好的止水效果，切实提升了现场基坑结构的稳定性。

4.3 基坑内被动区土体加固

在基坑开挖施工中，被动区土体加固有利于控制基坑变形、渗漏水、坑底回弹、沉降以及其他环境效应等。加固体的宽度不宜小于基坑开挖深度的0.4倍，并不宜小于4m；加固体的深度不宜小于3m；加固体的平面布置可采用墩式加固、裙边加固、抽条加固、满堂加固等形式。该项目采用高压旋喷桩墩式加固。在进行土体加固时，需要根据土体沿着假想滑动面上的极限平衡条件进行分析（一般称为极限平衡法）。在极限平衡分析中，条分法由于能适应复杂的几何形状、各种土质和孔隙水压力，因而成为最常用的方法。

4.4 土方开挖施工

由于该垃圾转运站建筑项目的基坑形状并不规则，所以把整个基坑分成若干规则矩形基坑进行施工，一方面可以有效抑制基坑变形，另一方面也能保证施工所需的空间场地。结合工程场地规划与土质条件，为确保按期完成，该工程选择机械挖掘，并配以人工辅助，由人工协助修坡和清底。采用反铲挖掘机施工，倒退的同时进行挖掘，处理作业面之下的部分，把挖出土体随即倒进机械两旁与后方的自卸车辆上，通过汽车直接运到指定堆放位置。

在正式挖掘前，相关人员根据具体开挖点、施工方法和运输车辆等条件设计好通行路线。并且还绘制出详细的土方挖掘图纸，明确具体的施工顺序与范围、坡度、底部标高、排水与给水设施等。土方挖掘和预应力锚索、土钉支护存在交叉施工的情况时，要从上向下逐层分段开展，每段长度要结合土质条件和土钉作业进行确定。单层高度控制在1.5m 左右，最后1 层施工至距离设计基底标高300mm以内。上一层施工尚未结束前，不能开展下层施工，相邻两层也不可任意合并施工。

4.5 结构质量检测

对于深基坑施工来说，支护结构起到保证上层建筑稳定与完整、避免土体结构出现异常的作用。如果基坑支护结构本身的稳定性不足，会在后续的施工作业中多次反复加固，从而导致支护工程造价过高。为预防该种情况发生，相关技术员应对支护结构的可靠性采取动态化的检测评估，主要通过测量结构水平位移与竖向位移两个方面进行评估。

在该工程中，土方挖掘期间，每2d 检测一次，直至挖到基坑底部并浇筑底板结束后的7d 内，同样要保持每2d检测一次的检测频率。在浇筑底板结束7d之后，可放宽到每3d 检测一次。在土方开挖过程中，相关技术员应结合检测结果与开挖施工情况，灵活调节测量频率。假设变形程度突然加大，亦或变形速度异常，都需提高测量频率，并及时通知相关方制定应急方案。

5 垃圾转运站深基坑施工管理的优化

5.1 应仔细考察项目地质环境

深基坑建筑项目的结构体系相对复杂，支护环节不能忽略客观条件。基坑施工方工作人员必须仔细考察项目地质环境，否则容易弱化支护结构的支护效果。假设是砂层地质条件，施工关键在于桩体长度；倘若砂层偏厚，需适当提升咬合度，其余位置同样要合理提高桩体送入长度。

5.2 应综合考虑各项因素

施工方需结合现场条件制定详细的施工方案，确认具体工期进度，确保边坡支护以及土方挖掘作业能有序协调，以免影响整体施工进度。同时，施工人员还需持续不断地监测土层情况，避免由于变形导致的整体结构失稳。如果一旦察觉到变形迹象，施工方应当迅速采取应对方法。在现场开展支护施工时，对于工法的挑选要综合考虑地理条件、气候变化等客观因素。支护结构施工会被诸多因素干扰，如地下管道的分布与作业时间等，为了保障施工质量，相关方需统筹协调参建部门，优化施工工艺体系，确保图纸内容的精准性与可行性。

5.3 应加强监管力度

该深基坑项目施工中，施工方需根据制定的方案内容严格开展现场作业。同时要注重场地监管，规范人员的作业行为，一旦发现违规行为，必须立刻制止，并监督整改。此外，该项目开工前期，施工方需根据工程要求，组织专项培训活动，保障所有入场人员都能胜任相应工作。

6 结束语

城市垃圾转运站项目一般多涉及深基坑施工，针对某垃圾转运站项目深基坑开挖的地址水文及周边环境情况，经过比较分析，选择了钻孔灌注桩与水泥土搅拌桩止水帷幕组合围护方案，根据现场实际情况制定了详细的支护方案，并对土层锚杆作业、土钉支护处理、基坑内被动区土体加固、土方开挖施工、结构质量检测等该项目相关的深基坑施工关键技术进行了分析。此外，为了切实保障该项目深基坑结构的稳定及施工质量，结合深基坑施工的特点，对施工管理提出了优化措施，以促进深基坑施工技术的进步和施工水平的进一步提高。