提高濕陷性黃土深基坑人工頂管工作坑護壁施工質量探析

趙紅星

摘要：文章結合西安三星基地出入綜合保稅區一條貨運通道的污水管道施工案例，對提高濕陷性黃土深基坑人工頂管工作坑護壁施工質量進行了探討，采用了一系列的防護措施降低了工作坑護壁的安全隱患，在提高了施工質量的同時降低了施工成本。

關鍵詞：人工頂管；濕陷性黃土；深基坑；工作坑護壁坡度；護壁滲水；水平位移 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU94 文章編號：1009-2374（2015）28-0123-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.060

1 工程概況

施工場地內，地層自上而下依次為第四系全新統人工填土、全新統沖擊黃土狀土、粉質黏土及沙土。陷性黃土與水發生唧泥或其他外界因素影響下，工作坑護壁沉降的可能性大，危險性大。為了保證人工頂管的施工質量和安全，各道工序質量必須一次成優。土質為濕陷性黃土、管道埋置深、地下水非常豐富，導致工作坑護壁沉降不確定因素較多。

2 特點及難點

（1）本工程頂管工程主要為Ⅱ至Ⅳ級濕陷性黃土層；（2）沿線光電纜及地下管網較豐富，頂管工作坑開挖難度大；（3）頂管坑較深，開挖支護難度較大；（4）施工工期緊，安全管理壓力大。

3 影響因素

影響濕陷性黃土深基坑人工頂管護壁質量問題，具體表現為護壁滲水、護壁結構尺寸不合理、護壁沉降、護壁水平位移。經調查，施工區范圍內為濕陷性黃土，工作坑開挖后，地下水非常豐富，可能導致工作坑沉降、坍陷，危險性大。

護壁滲水、護壁結構尺寸、護壁沉降三類造成質量問題累計率達86%，是重點控制項。現場地下水非常豐富，管道埋置深度為原地面以下15m。

4 解決方案

根據設計圖紙說明，深度大于8m的工作坑采用鋼筋混凝土護壁支護。鋼筋混凝土逆作法支護特點：設備簡單，占用場地小，結構截面尺寸和剛度大，承載力高，抗滲、耐久性好。

施工順序進行施工：土方開挖→鋼筋制作→模板制作→第一段井體澆筑、拆模→第二段井體澆筑、拆模→第三段井體澆筑、拆模→第四段井體澆筑、拆模→封底。

4.1 土方開挖

開挖時嚴格遵守設計優化規定的放坡值，第一次開挖可按設計圖示尺寸下挖到一定深度，綁扎鋼筋，支模澆筑混凝土，待混凝土強度≥80%設計強度后，方可進行下一層開挖；第二層及以后向下挖土，均勻對稱開挖，待混凝土強度均達到80%設計強度后再開挖另一方向，循序漸進以防井壁向下沉降。開挖過程中，無地下水且土質良好時，每板開挖深度不大于2m，如發現地下水且土質較差時，嚴格按每板不大于1.0m下挖，嚴禁超挖。基坑邊5m范圍內嚴禁堆載。井施工至設計底標高后，應避免基坑底面裸露時間過長，需盡快將底板砼施工完畢。

4.2 鋼筋保護措施

第一節井壁的鋼筋制作時，預留第二段井壁鋼筋，其長度滿足施工技術規程的要求，受力鋼筋的連接采用焊接。同一斷面焊接的數量≤50%，兩個焊接斷面間距>30cm，接頭設置在構件受力較小處，預留出的鋼筋均插入土中，并確保垂直。為了防止壁板下沉，第一節壁板頂端向外伸出1.2m與壁板鋼筋相連澆筑50cm C30混凝土。

構筑物施工時采用的拉筋，護壁配筋中豎向筋采用Ф12、Ф14、Ф16 HRB400螺紋鋼筋，間距150mm，橫向筋采用Ф12、Ф14、Ф16、Ф18 HRB400螺紋鋼筋，間距150、200mm，底板采用Ф20 HRB400螺紋鋼筋，間距200mm，上下兩層布置；護壁鋼筋按雙層網格布置，并進行護角加強；墻板、底板用螺紋12號鋼筋500×500布置馬凳筋，不允許埋有露頭鋼筋，以免造成井體的滲漏。

4.3 模板防止滲漏的措施

模板接縫貼海綿膠帶，防止漏漿。模板每次使用均要涂刷脫模劑，脫模劑采用水乳型，不得使用油漆型，脫模劑不得污染鋼筋及砼接茬處。工作坑支護采用鋼管架滿堂支護，注意預拱度控制；支撐點密度要足夠，嚴防跑模；注意鋼筋保護層墊塊的設置，保證鋼筋保護層尺寸符合要求。

4.4 混凝土澆筑防滲漏措施

4.4.1 在混凝土中增加高效抗滲劑及減水劑，達到無滲水狀態。由于工作坑護壁混凝土無抗滲劑導致混凝土護壁滲水，最終與建設方、設計及監理單位共同協商在混凝土中增加高效抗滲劑及減水劑，使工作坑護壁達到無滲水狀態，按GBJ82-85方法檢驗抗滲能力達到P6要求，提高護壁混凝土質量。

4.4.2 工作坑每層護壁都采取分層澆筑混凝土，為方便澆筑砼可設置跳腳（跳腳不得設置在高1m范圍內）；上兩層鋼筋的豎筋每層向下預留65～70cm和下一層連接，預留的鋼筋端部不應在同一截面，使混凝土護壁形成一個整體。

4.4.3 混凝土澆筑及間歇的全部時間不得超過混凝土的初凝時間，同一井段的混凝土連續澆筑，并在底層混凝土初凝之前將上一層混凝土澆筑完畢。在下次砼澆筑前，先對已澆砼表面進行鑿毛、沖洗干凈、保持濕潤，澆筑下部墻體時，在施工縫處先鋪一層厚度為15～30mm的砼配比相同的水泥砂漿、澆筑細致搗實，使新舊砼緊密結合。

4.5 護壁結構尺寸調整

工作坑護壁結構尺寸不合理，工程造價增大，最終與建設、設計及有關專家對方案進行優化設計調整如下：

4.5.1 工作坑護壁坡比由原設計1∶0.2調整到1∶0.1，大大減少了工程造價，施工安全、合理、科學。工作坑護壁每臺高度由原設計4m調整到2.5m，分解工作坑護壁重力，提高護壁混凝土澆筑時間，減少工作坑護壁沉降、塌陷。

4.5.2 由于施工工藝不合理導致護壁沉降量增大，最終完善施工方案、改進施工工藝，具體方案如下：開挖遵循“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的原則進行開挖，3m以內采用機械開挖人工整修，3m以下采用人工開挖機械出土。具體做法為工作坑對邊開挖澆筑，待混凝土澆筑后強度達到設計要求時再開挖澆筑另外兩對邊，嚴禁超挖，盡量縮短施工時間。下層挖土時嚴禁出現大的擾動現象，以避免上層鋼筋混凝土護壁發生坍塌現象。

4.6 加強安全防護措施

工作井頂部嚴禁堆放各種材料，以免增加荷載、滑落等，工作井四周4m范圍內不得堆載。工作井四周設置不低于1.2m、牢固可靠的安全圍擋和安全警示標志；夜間施工配備足夠照明燈具，保證施工和行車安全。

工作井支護施工過程中，安全人員密切觀察邊坡穩定情況，發現問題及時采取有效措施，避免事故發生。在工作井四周設置截、排水溝，并設置不低于300mm的磚砌防水圍梁，防止雨水流入工作井。工作人員上、下基坑必須走扶梯，嚴禁攀登支護或支撐上下；嚴禁酒后作業，嚴禁在工作區說笑、打鬧。為了確保周圍土體與管道施工的安全和支護與基坑內施工的順利進行，在施工期間對基坑變形定期進行觀測，一直到基坑開挖完畢，施工完畢后可7～10天觀測一次，至變形穩定為止。期間可根據施工進度和變形發展隨時加密觀測次數，如發現變形異常，應及時停止坑內作業，分析原因，采取還土、坡頂卸載等加固措施，確保邊坡安全。

4.7 節約費用統計

工作坑護壁坡度從原來的1∶0.2調整到1∶0.1，節約C30抗滲混凝土：（24.4-19.85）×[（0.3+3.5）-（0.3+2.8）]÷2×4面×28個×400元=71344元。鋼筋50噸×3900=195000元。累計節約人民幣26.6萬元。

5 結語

我們在“濕陷性黃土深基坑”特殊地質構造下進行“人工頂管護壁施工”，在質量方面取得了突破性的成果，節約了施工成本，提高了頂管工作坑施工的安全系數，為類似工程的施工積累了寶貴的經驗。

參考文獻

[1] 劉剛.濕陷性黃土地區頂管施工技術初探[J].工程科技，2014，（8）.

[2] 陶炳芳.濕陷性黃土地區超深頂管工作井支護施工技術研究城市道橋與防洪[J].管理施工，2013，（11）.

[3] 何耀濤.市政工程頂管施工要點[J].中國市政工程，2008，（6）.

（責任編輯：秦遜玉）