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施工技術
復雜地質條件下“坑中坑”鋼圍護施工技術
信息來源： 中鐵建工集團深圳分公司 信息提供日期：2019-10-21 瀏覽：4071
復雜地質條件下“坑中坑”鋼圍護施工技術
中鐵建工集團深圳分公司 王世明
摘要：結合深圳蛇口郵輪中心工程實際，針對復雜地質條件下深大電梯基坑的支護，通過多方案比對分析，確定了鋼板樁組合鋼圍護施工方案，并在工程中得以實施，效果良好，為類似工程提供了借鑒。
關鍵詞：復雜地質 水位 支護 鋼板樁 鋼圍護
一、工程概況
深圳蛇口郵輪中心位于深圳市南山區蛇口太子灣片區港灣大道南側，是一座集辦公、港務客運、水陸交通換乘、商務、旅游、休閑觀光等功能于一體的大型公共建筑。項目地下2層，地上10層，建筑平面近似三角形，樓層投影面積由上而下逐層遞增。基礎采用沖孔灌注樁，主體采用框架核心筒結構，結構柱包括鋼筋混凝土柱和鋼管混凝土柱兩種，屋蓋結構采用大跨度鋼結構。
項目實景圖
工程位于人工填海形成的外伸陸域，緊鄰大海，地質條件極為復雜。基坑呈不規則的多邊形，近海兩側邊長280m左右。基坑支護采用沖孔咬合樁支護方案，基坑面積約3.82萬㎡，開挖深度6.49〜6.80m。基于建筑形態，部分電梯井承臺臨近海水側基坑支護樁，且體量較大（17.0m×5.8m×4.95m、10.4m×8.1m×4.95m等），該承臺基坑（簡稱“坑中坑”）開挖深度接近5 m。
二、難點分析
1.本場地原為濱海灘涂，后經填海造陸而成，回填料主要為碎石、海沙、雜土，其中塊石夾雜較多，局部含石量較高。根據現場基坑開挖情況，流塑性淤泥層分布較廣，局部夾雜孤石與含水量豐富的海沙層。
2.經現場開挖，地表以下1m即可見地下水，同時淺部地下水與深圳灣海域海水基本相通，且受潮汐影響大，基坑內水位有一定幅度的變化。
3.本工程在大基坑咬合樁支護工程施工完成后，規劃設計進行了調整，地下室由原設計一層變更為兩層，基坑深度加大。原基坑支護設計單位核算后，咬合樁支護系統不做調整，大基坑內降水只能降到底板以下0.5m，如下圖示意。
4.本項目作為深圳市重大民生工程，各級政府領導關注度高。業主方已與國際郵輪公司簽約，工期要求嚴格，不可調整。
5.“坑中坑”的開挖既要便于后續承臺結構的施工，又要兼顧大基坑咬合樁支護體系的安全，施工過程中對周邊土體及水位的控制至關重要。
三、 方案比選
1. 無底套箱鋼圍堰方案
開挖“坑中坑”土方時不降水，基坑土方開挖到位后，安裝無底套箱鋼圍堰，再回填圍堰周邊土方，形成承臺基坑。該方案優點是工藝成熟；缺點是工藝復雜，圍堰定位、水下作業等費用高。
2. 沉箱圍護方案
在大承臺對于部位先預制沉箱，土方開挖與沉箱下沉協同推進。該方案優點是工藝簡單；缺點是現場土質不均，且存在孤石，潛在風險較大。
3. 咬合樁+內支撐或排樁支護+內支撐
該方案優點是工藝成熟，咬合樁截水效果好；缺點是兩種支護方案均施工周期長，費用高，占用場地大。
4. 重力式水泥土擋墻支護
該方案優點是工藝成熟，截水效果較好；缺點是現場地質條件對施工存在影響，施工周期長，費用高，占用場地大
5. 鋼板樁組合鋼圍護
優點是鋼板樁工藝成熟，施工速度快；鋼圍護工廠化加工、現場拼裝、吊裝便捷，工藝可控性強。缺點是鋼板樁截水功能較弱，且存在難以打入的可能。
經綜合分析研究，現場鋼板樁試打成功后，確定采用鋼板樁與鋼圍護組合轉換施工方案。先沿深大承臺外圍施打鋼板樁，然后進行土方開挖、墊層施工，期間將坑內明水排至大基坑內咬合支護樁一側，鋼圍護預先制備，現場具備條件后及時安裝，然后依次進行封邊、土方回填、鋼板樁拔除，形成電梯井基坑。
四、施工工藝要點
1.鋼圍護的設計制作
根據土建結構施工圖和現場地質狀況，對支護結構進行專項設計，驗算鋼圍護在吊裝工況、正常工作工況下的強度、變形及穩定性，根據鋼圍護的設計信息及運輸條件在工廠分段加工。
鋼圍護效果圖
應力計算云圖 位移計算云圖
在施工現場臨近道路區域設置300㎡的拼裝場地，配置70T履帶吊，搭設臨時拼裝胎架組裝鋼圍護結構，設置型鋼斜撐進行臨時固定，拼裝完畢后進行外觀尺寸檢查、矯正，做好防碰撞措施。
2. 鋼板樁施工
選用拉森式鋼板樁，使用前采用2m長標準板進行拉通復查，對變形、彎曲部位進行校正后方可使用。采用振動法依次打入，鎖口應連接緊密。鋼板樁支護邊線為深基礎結構邊緣外擴1m處，滿足鋼圍護吊裝操作空間要求。
鋼板樁打入后效果圖
3. “坑中坑”土方開挖
采用1臺PC120型長臂反鏟挖掘機進行土方開挖，一次開挖深度不超過2m，開挖時測量人員實時復核基坑尺寸。開挖至設計底標高后，及時澆筑墊層混凝土。土方開挖過程中，“坑中坑”部位的明水排至靠近咬合支護樁一側，保證大基坑支護系統周邊的水位的穩定，滿足大基坑支護安全的要求，同時也為墊層施工及鋼圍護安裝提供作業條件。
土方完成后效果圖
4. 鋼圍護安裝
采用履帶吊在拼裝場地對鋼圍護進行試吊，現場采用四點起吊，在吊離地面約200㎜高后靜止觀察15分鐘，檢查鋼圍護是否存在明顯變形、焊接點開裂、構件水平度等問題，然后運至“坑中坑”附近。
履帶吊位于坑邊2倍深度范圍外，采用人工拉設纜風繩控制鋼圍護位置，在指揮工引導下緩緩下落，臨近基底時人工輔助就位，采用經緯儀、水準儀進行位置復核，調整至滿足要求。
鋼圍護就位后效果圖
5. 封堵混凝土
在鋼圍護外側與墊層交接處澆筑100mm厚、150mm寬的C30混凝土帶，防止地下水進入鋼圍護內。
6. 土方回填
鋼圍護外圍采用10%水泥石粉進行回填。回填施工必須分層、對稱進行，嚴禁直接傾倒以免造成鋼圍護移位、變形。
回填后效果圖
7. 拔出鋼板樁
采用振動錘持續振動鋼板樁約1-2分鐘，待與周圍土松動后將鋼板樁逐漸拔出，采用粗砂進行拔出后孔隙的回填。
鋼板樁拔除后效果圖
8.后續工作
鋼板樁拔出后，形成電梯井基坑，組織開展胎膜、防水、混凝土承臺底板等后續工程。
五、結語
1. 本方案充分發揮鋼板樁支護與適度截水的作用，通過鋼圍護與鋼板樁支護受力轉換，順利形成了深大電梯井承臺基坑，成功解決了項目難題。該方案工藝可靠，有效地保證了周邊土體的穩固，保證了大基坑內水位的相對穩定，保證了深坑承臺施工過程中大基坑支護體系的安全。
2.鋼圍護預制加工技術的運用，有效縮短了支護工程的工期，為項目按期完成創造了條件。
3.“鋼板樁+鋼圍護”組合施工技術在房建工程應用比較少見，該技術為同類基坑的支護提供了一種新的方式，可供借鑒。