中铁二十局集团第一工程有限公司
摘要：深基坑支护和土方开挖是建设项目施工过程中的重要内容，因此，在实际施工时应注意施工技术选择的合理性，以提高工程施工效果。本文结昌南大道施尧路至青云谱路段工程实例，分析了电力隧道基坑支护及土方开挖施工技术，该方案保证了施工质量，符合预期要求，为类似工程施工提供了参考。
关键词：基坑；土方开挖；排水；施工技术
1工程概况
昌南大道施尧路至青云谱路段地下开挖施工，主要涉及雨污水管线施工、雨水箱涵施工、通道桥、电力隧道、桥梁承台及挡土墙施工。其中雨水管合计4836m，圆管采用管径为DN400-DN1500Ⅱ级钢筋混凝土管；雨水箱涵合计1211.2m，采用现浇C30钢筋混凝土矩形箱涵，包括4.0×1.8m及3.2×1.8m两种型号；污水管合计2118m，圆管采用管径为DN500-DN1600Ⅱ、Ⅲ级钢筋混凝土管；通道桥3座合计169.8m；电力隧道合计1945.6m，采用现浇C40钢筋混凝土矩形箱涵；A、B、C、D、E、F匝道桥、主线桥65-68#承台、临近现有通行道路两侧承台合计72个；青云水库和梅湖内挡土墙326m，象湖1#闸处桩基施工1处。针对不同的开挖深度及地质情况，分别采用了不同的边坡防护形式。通道桥采用钢板桩结合高压旋喷桩止水帷幕形式支护；雨水箱涵、电力隧道采用钢板桩或排桩形式支护。
2基坑土方开挖原则
2.1基坑土方开挖与支撑的重要性
在基坑工程中，基坑土方开挖属于十分重要的部分，且开挖速度对基坑工程施工时间长短有着较大的影响；此外，基坑土方施工中涉及到的支护施工、地下水降水排水施工等，是否满足规范要求，都需要在挖土阶段检验，这表明了深基坑土方开挖的重要性。它是在成熟的前提下进行，同时也是后续项目施工的前提。所以，应结合项目的实际情况，采用“时空效应”理论，对机械进行配设备与选型，以降低施工成本。
2.2“时空效应理论”
结合建设项目工程地质条件，按照“时空效应”理论及地下工程施工及验收规定，深基坑支护施工过程中的时间效应，主要目的是严格控制基坑的变形并保持稳定性，并严格控制开挖和卸土后的无支撑暴露时间作为主要施工参数。通过对地基进行加固、并进行适当降水来增加土体抗剪强度，同时应做好深基坑排水措施，从而控制深基坑周围地面的位移，确保工程施工安全。
2.3深基坑开挖与支撑的参数确定
在本次深基坑土方开挖主要采用分层开挖以及边挖边支撑措施，同时明确每个工序施工过程的时间，它主要包括以下施工参数：
分开挖层数：n＝3。
每层开挖数量：V＝600～800m³；
分部开挖时间限制：Tc＝15～20h；
开挖后支撑时间限制：Ts＜8h；
钢支撑预加轴向力：N＝根据设计要求；
每分层开挖宽度B与高度H：B＝4-7m，H＝3-4m左右；
各个部分开挖和卸载后，无支撑曝露时间：Tr≤22h；
在进行施工的过程中，为保证施工质量和安全，具体施工参数应根据监测到的信息做出一定调整，尽量减少基坑土方开挖施工过程中对土壤的扰动，以降低基坑周围沉降的位移和差异位。
因局部征地及交通影响，分阶段施工时采用加设横向加打拉森钢板桩处理（拉森钢板桩深度为9～12m）。
3电力隧道基坑支护及开挖施工技术
3.1该工程项目中要求基坑深度控制在6.2m，同时在顶部2m处放坡开挖，并对放坡区域做挂网喷砼处理，挂￠8@150*150mm网筋，在坡面上打入短钢筋，并将之与铺设的钢筋网焊接，最后在其表面喷浇混凝土，厚度控制在10cm。下部采取9.0m长拉森Ⅳ型钢板桩，同时在桩的中间应用钢管设置一道横撑，在钢板桩顶部以下0.3m位置设置φ402×10钢管横向支撑，水平间距3.0m。为确保支撑受力均匀合理，应用HK450a型钢于钢管横撑与钢板桩之间布设围檩。
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图1开挖深度6.2m基坑支护横断面图
3.2 3.8＜H≤6.2m，应用9.0m长拉森Ⅳ型钢板桩进行支护，并进行垂直开挖，同时在钢板桩顶部以下0.3m和2.5m位置设置φ402×10钢管横向支撑，水平间距3.0m。为确保支撑受力均匀合理，同样应用HK450a型钢于钢管横撑与钢板桩之间布设围檩。
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图2 3.8～6.2m基坑支护平面图
3.3 6.5＜H≤8m，分三种支护形式
⑴ 6.5～7.0m采取12m长拉森Ⅳ型钢板桩支护垂直开挖，桩间设2道横撑钢管；⑵ 6.5～7.0m采取顶部3m放坡开挖，挂网喷砼防护，下部采取9.0m长拉森Ⅳ型钢板桩，桩间设1道横撑钢管；⑶ 6.5～8.0m采取顶部3m放坡开挖，挂网喷砼防护，下部采取9.0m长拉森Ⅳ型钢板桩，桩间设1道横撑钢管；钢板桩采用拉森Ⅳ型钢板桩，长度12m，在钢板桩顶部以下0.3和2.5m位置设置φ299×7.5钢管横向支撑，水平间距3.0m。为确保支撑受力均匀合理，在钢管横撑与钢板桩之间设置围檩，围檩采用HK300a型钢。
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图3 6.5～7.0m钢板桩内垂直开挖基坑支护横断面图
在距离顶部3m高的位置处进行放坡开挖施工，并针对坡面做混凝土喷射浇筑施工，喷射浇筑用混凝土为C25型，浇筑厚度100mm。其中支护仍旧应用9m长的拉森Ⅳ型钢板桩，同时在钢板桩之间设置横向支撑，设置点位距离钢板桩顶部约300mm，应用材料为φ402钢管。为保证整个支撑体系受力均匀，同样应用HK450a型钢于钢管横撑与钢板桩之间布设围檩。
3.4 8＜H≤10m，分2种支护形式
①采取顶部4m放坡开挖，挂网喷砼防护，下部采取9.0m长拉森Ⅳ型钢板桩，桩间设1道横撑钢管；②采取顶部3m放坡开挖，挂网喷砼防护，下部采取直径为1.0m排桩，排桩间设直径700mm双管高压旋喷桩作为止水帷幕，桩顶部设置1.0*0.8m冠梁；
在距离顶部4m高的位置处进行放坡开挖施工，并针对坡面做混凝土喷射浇筑施工，喷射浇筑用混凝土为C25型，浇筑厚度100mm。其中支护仍旧应用12m长的拉森Ⅳ型钢板桩，同时在钢板桩之间设置横向支撑，设置点位距离钢板桩顶部约500mm，应用材料为φ402钢管，钢管之间的水平间距控制在3m。为保证整个支撑体系受力均匀，同样应用HK450a型钢于钢管横撑与钢板桩之间布设围檩。
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图4 8.0～10.0m钢板桩基坑支护横断面图
在距离顶部3m高的位置处进行放坡开挖施工，并针对坡面做混凝土喷射浇筑施工，挂￠8@150*150mm网筋，在坡面上打入短钢筋，并将之与铺设的钢筋网焊接，最后在其表面喷浇混凝土，厚度控制在10cm。排桩为直径1000mm，C30水下钢筋砼灌注桩，纵向布置间距1.2m。于桩顶布置冠梁，采用横断面1000×800mm的C30钢筋砼梁，将桩基纵向连接成一排。
桩间设置双管高压旋喷桩作为止水帷幕，桩径700mm间距1.2m，与灌注桩间隔布置。为保障排桩支护有效的隔水效果，在支护桩间土（高压旋喷桩位置），采用喷射砼护面。挂φ6.5@150×150mm钢筋网，钢筋网设置横向1φ16HRB400拉筋，拉筋与桩身植入1φ16HRB400级短钢筋（长30cm，竖向间距0.5m）焊接固定，喷射8cm厚C25砼。
为加强支护的稳定性，在冠梁位置设置1道0.6*0.6m钢管混凝土横撑，冠梁以下3.0m处设置1道横撑，采用φ402*10钢管制作，间距均为3m。两侧冠梁施工过程中在冠梁内侧相应位置预埋300×900×12mm钢板，并于钢板的下侧位置处焊接牛腿，便于钢管横撑安装与焊接。在冠梁下3.0m处设置HK450a型钢作为围檩，围檩与灌注桩之间采用锚筋固结，围檩与钢管横撑之间采用焊接连接。分节钢管之间采用法兰盘连接，与围檩连接部分钢管端头需焊接。
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图5 8.0～10.0m排桩基坑支护横断面图
3.5基坑排水措施
基坑排水系统，坑内明排水的方案。只要满足施工要求，就可以根据开挖和增加支撑的步骤，对基坑进行分阶段降水，以降低对周围环境的影响。考虑到土方开挖施工工段的划分，在土方开挖阶段要按照土方施工进度安排临时排水系统，在坡顶，平台以及坑底设置300× 300×300mm的排水沟。同时在坡顶、平台、坑底上设置集水井，间隔距离控制在20-30m，围绕基坑的两侧进行设置。
在基坑挖到设计标高的位置处时，应立即在每个节段伸缩缝处设置600×600mm的集水井，深度1.0m，井壁用标准砖预制，内部用1：3防水砂浆涂抹，井底用0.3m厚的砾石覆盖，以防止泥土和沙子堵塞水泵。降、排水施工采用4～5.5KW潜水泵，考虑到抽水范围及其他因素的影响，施工中根据施工区段的长度共准备60台潜水泵，根据开挖过程及开挖完毕基坑的排水要求及时布置到位。排水沟沿基坑两侧纵向布置，纵向排水坡度为0.1％至0.3％，并分段流入集水井。
沿着基坑顶部的外部，设置了一个300mm×300×300mm的截水系统，以预防地表水流入基坑。每隔20m设置一个600*600*1000mm（深度）的集水井，井壁采用加气块预制，内侧抹1：3防水砂浆，在每个集水井内安放一台潜水泵（扬程21M）将水抽出通过三级沉淀池过滤后集中排放附近的市政排水管网。集水井抽水时，抽水泵开启间隔时间由短至长需派专人看管，集水井内水抽干后，在5～10分钟应立即停泵，防止电机烧坏；在停泵时间内水位恢复再开启抽水泵进行抽水；如果井出水量较大，则每天进行抽水的次数应随之增多。
在基坑外，沿市政雨水侧，按施工区域在市政排水管网入口处间隔100m设置三级沉淀池，尺寸2m（长）*1.5m（宽）*1.5m（高），用加气块砌筑，迎水面用1：3防水砂浆抹灰20mm。沉淀池以DN300双壁加强缠绕管8KN/m2就近连接市政雨污水系统。将集水井内水集中抽排于沉淀池中，经过沉淀池沉淀后统一排至市政管网内，避免直排堵塞市政管网。施工时应对地下水位进行监测，发现问题时应及时向相关人员报告并提出处理方法。
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图6施工现场排水系统断面图
4 结语
土方开挖是影响深基坑施工质量、施工安全的关键环节，在实际开挖施工中，施工单位应注意结合工程项目的实际情况，拟定对应的施工方案，并在施工中对各环节严格管理。同时还应完善项目施工规划，考察与验收的全过程，有效提高工程施工质量，降低施工企业的成本，为施工企业圆满完成工程提供技术和资金支持。
参考文献：
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［2］深基坑支护施工技术探析［J］.李冉.江西建材.2020-09-30
［3］建筑深基坑土方开挖的施工分析［J］. 张雪苹.中国建筑金属结构.2020-12-16
［4］建筑施工中基坑降水施工工艺分析 ［J］. 华民；刘雪峰；雷鸣.住宅与房地产2020-09-25