1工程概况
供水配套工程上接总干渠,下连城市水厂,担负着承上启下的输水任务,工程建成后,可基本满足河南省受水区用水需求,极大改善河南省受水区城市水资源的紧缺状况,归还城市挤占的农业和生态用水,为城市经济社会可持续发展提供供水安全保障,对全省的经济社会发展具有十分重要的意义。下面就4种支护方案分别进行分析,希望对类似顶管工作井基坑支护的选择具有借鉴意义。
2基坑支护的选择
基坑支护应根据经济指标、基坑的用途、大小、深度及周边环境等因素综合确定,不能从单一因素考虑支护,因为一旦考虑不周,将造成支护失败、引起基坑四周沉陷或引起临近建筑物沉陷、倾斜等一系列后果,甚至会发生安全事故。
3基坑支护
3.1倒挂井施工法支护
倒挂井施工法基坑支护是边开挖边支护,不需要开挖放坡,既经济又安全。倒挂井施工法支护经济安全,施工工期较长。倒挂井施工法井壁可以采用砖砌、钢支撑喷锚、钢筋混凝土等,具体选择那种结构,可根据支护要求灵活选用。南水北调供水配套工程顶管接收井有采用倒挂井施工法,井壁材料选用钢筋混凝土结构,井壁外侧采用高压旋喷桩形成帷幕。由于基坑四周有房屋及水厂的主供水管线等重要设施,为确保安全,施工过程中在井壁四周布置了地面沉降监测点。根据施工期观测数据,高压旋喷桩施工工期15d,倒挂井施工期32d,弯头焊接等10d,整个竖井与弯头焊接等施工过程中累计最大地面沉降为1214mm,均在规范要求的范围之内。通过南水北调配套工程顶管基坑倒挂井施工法的成功应用,施工期监测数据正常,满足规范要求,为以后类似基坑支护提供了成功的经验。
3.2钢板桩支护
钢板桩支护是先将钢板桩打入地层,再中间边挖土边加支撑的支护方式。钢板桩支护需要加设支撑,才能满足要求。顶管工作井后靠背需要根据地质情况采取一定的处理措施,施工周期短,后期钢板桩可以拔除,不占用宝贵的地下空间资源。现在城市发展较快,各种管线均在地下埋设,地下空间越来越少,如果采用排桩和沉井等支护方式,一般很难拆除,尤其是排桩支护,南水北调配套顶管基坑支护桩深有的深达30m,这样基坑位置再铺设别的管线难度很大,明挖破除勉强可以,顶管施工基本没有可能,对城市建设发展不利。目前,现在城市建筑基坑采用桩锚支护,尤其基坑在道路附近,锚索已经深入道路下方,挤占了很宝贵的地下空间资源,给后期顶管施工留下了隐患。
3.3排桩支护
南水北调配套工程在城区及建筑物密集区一般采用顶管施工,顶管基坑周围环境较复杂,必须确保周围建筑物、道路、管线的正常安全使用,要求基坑侧壁的稳定性好、沉降位移小,并能有效地止水,在这些位置的基坑支护一般采用排桩支护,有地下水的基坑,排桩外围采用高压旋喷灌浆形成截水帷幕。本文选取的基坑南侧6层房屋仅距基坑内沿为216m,为保证房屋等安全,采用排桩支护,排桩外围采用高压旋喷桩形成截水帷幕。由于基坑四周有房屋及国防光缆等重要设施,为确保安全,施工过程中在井壁四周布置了地面沉降监测点及房屋沉降监测点。根据施工期观测数据,混凝土灌注桩、高压旋喷桩等施工工期110d,整个竖井与弯头焊接等施工过程中累计最大地面沉降为1816mm,6层房屋屋前沉降累计最大地面沉降为1513mm,均在规范要求的范围之内,6层房屋观测数据证明基坑施工没有对房屋产生影响,达到了很好的效果。排桩支护对周边建筑物及地下管线的影响很小,能达到规范及安全的要求。其缺点是工程投资较大,施工周期长;排桩深度大,占用地下空间资源,对城市后续各种建设制约很大。
3.4沉井施工法支护
沉井施工法支护适用于:(1)埋设较深的构筑物;(2)地下水位较高,易产生涌流或塌陷的不稳定土壤;(3)场地狭窄、受附近建筑物或其他因素限制不适应采用大开挖施工的地点;(4)江心及岸边的取水构筑物。配套工程在道路及绿化带等处,在临近没有重要管线及地面建筑物情况下,可采用沉井施工法,避免开挖面积大,影响城市交通及城市环境。基坑施工对一般地基的扰动区划界定,一般基坑深度1倍范围属扰动区域,2倍范围属受扰动较小区域。根据相关施工经验,沉井施工法对1倍范围的周边环境影响较大,所以在沉井开始施工前,一定要再次对沉井施工影响区范围内地下管线进行查明,尤其是对易燃、易爆及污水管道的探明。一旦沉井施工造成了管道损坏,会发生爆炸、污水灌入基坑等安全事故,造成的损失、社会影响难以估量。沉井到位封底以后,应采用水泥灌浆的方式充填影响区的土体,达到固结的效果。南水北调供水配套工程顶管基坑支护,采用沉井施工法支护的较多,现就一典型沉井进行论述,为监测沉井对周边的影响,设置沉降观测基点。根据施工期观测数据,沉井等施工工期110d,整个竖井与弯头焊接等施工过程中,距离沉井越远,沉降量越小,累计最大地面沉降为1913mm,均在规范要求的范围之内。但是采用排水下沉时,如果出现隔水层上有大量滞水情况下,会出现大面积涌水涌土现象,造成井壁外侧大面积塌陷,严重的可能会出现安全事故。在城区的顶管基坑,一定要详细了解基坑四周的地下管线等资料并掌握地质情况,不同地质情况下,沉井的影响范围差别较大,选用沉井施工法支护要慎重,避免掌握资料不全,造成沉井四周沉降量超出预期,造成大的施工安全事故,对整个工程的顺利实施产生影响。沉井到位封底以后,四周一定要进行充填灌浆,固结影响区内的土体,这样周围土体沉降趋于稳定。如果不充填灌浆,以后会出现地面塌坑的现象,留下安全隐患,很多路面突现深坑,大多是没有对施工扰动土体进行充填灌浆造成的。
4结语
通过介绍南水北调配套工程顶管工作井及接收井基坑基坑支护,可以看出根据基坑用途、所处周边环境选用不同的基坑支护的重要性,不仅要在理论上认识和了解基坑支护,而且关键是在工程实际中,针对具体情况,灵活选择合适的基坑支护,解决各种条件下基坑支护,达到预期效果。尤其沉井施工法支护在城区段地下管线施工等应用越来越普遍,有些地质条件较差,如果未进行沉井影响区土体的充填固结,会埋下安全隐患,造成路面突现深坑等事故,应引起足够的重视。
作者：李红涛 张瑞雪 姚高岭 单位：河南省水利勘测设计研究有限公司
