緊鄰基坑側坑中坑鋼護筒沉井綠色施工技術

楊永寧，徐紅海，高順成（上海建工五建集團有限公司， 上海 200062）

1 工程概況

1.1 建筑結構

滬蘇大豐產業聯動集聚區園區產業服務中心建設項目位于江蘇省鹽城市大豐園區內，北臨新華大賽河及 40 m 寬通港大道，南臨 20 m 寬在建臨港路，西臨 30 m 寬海豐路，東側為農田，現為荒地。

工程建設總用地面積 18767.00 m2，基坑面積 15200.00 m2，建筑總面積 43097.97 m2，其中地上 29274.52 m2，地下 13823.45 m2。工程包括 1 棟 11 層 1 號樓、1 棟 6 層 2 號樓、1 棟 3 層 3 號樓以及滿鋪地下 1 層的地下車庫。

本工程地下室為框架結構，基礎底板厚度為 500～ 700 mm，混凝土 C35；上部為鋼結構。圖 1 為項目平面圖。

圖1 項目平面圖

1.2 基坑地質和圍護

1.2.1 基坑地質

建筑場地地處蘇北濱海平原區，本區地貌單元為濱海平原。本工程基坑開挖深度在 3A 層砂質粉土（Q4 m）:灰色，稍密，很濕，局部夾少量黏性土團塊，土質欠均勻；場區局部分布，厚度 0～2.50 m，平均 1.48 m；層底標高為 －2.90～－1.30 m，平均 －2.18 m；層底埋深 4.50～6.40 m，平均 5.25 m。本工程基坑側邊深坑開挖位于 3A 層砂質粉土。

1.2.2 基坑圍護

本工程基坑安全等級為二級，重要性系數為 1.0，環境保護等級為三級；地下室普遍開挖深 5.2 m，基坑側邊集水井處挖深 6.55 m，局部電梯井開挖 9.15 m。

本基坑北側、東側與西側采用二級放坡開挖，坡面采用內置鋼筋網噴射混凝土；南側距離正在施工的臨港路較近，采用拉森鋼板樁支護。南側集水井局部深坑采用水泥攪拌樁加固及鋼沉井護筒，保護開挖穩定性。圖 2 為基坑圍護平面圖，圖 3 為鋼護筒沉井位置圖。

圖2 基坑圍護平面圖

圖3 鋼護筒沉井位置圖

2 工程難特點分析

2.1 基坑施工要求

本工程基坑面積約 15200 m2，地下室普遍開挖深 5.20 m，貼邊集水井處挖深 6.55 m，局部深坑處挖深 9.15 m，屬深基坑項目，尤其在南側在建臨港路基坑邊坡變形控制要求高。開挖深度范圍內包含不同土層，土層變化大、開挖條件復雜。

2.2 坑中坑緊鄰基坑側邊

在基坑南側有 4 個坑邊集水井，且緊鄰坑邊，又為坑中坑施工，開挖深度 6.55 m，施工風險較大；基坑施工階段實際的紅線已經在計劃紅線外側，占用南側的在建道路人行道、非機動車道；在建道路與本工程分屬不同項目且在建道路與本工程同步施工。

2.3 多種圍護形式比選

依據現場實際情況，針對緊鄰在建道路坑中坑的圍護體系，比選了幾種方案。鋼護筒沉井有較多優勢，如施工周期短，圍護施工質量容易保證，深坑施工安全風險較小，施工成本控制有一定優勢等優點。鋼護筒沉井本身的整體性強、穩定性好，有較大的承載面積，能承受較大的垂直荷載和水平荷載。

3 工藝實施

3.1 施工流程

鋼護筒沉井制作→施工放樣與定位→井內外降水、排水→鋼護筒就位→鋼護筒內土方開挖→沉井下沉（邊下沉邊觀測）→糾偏措施→沉至設計標高→核對標高、觀測沉降穩定情況→澆筑沉井內封底混凝土墊層→沉井內結構施工。圖 4 為施工工況，順序（a）～（d）。

圖4 施工工況

3.2 鋼護筒沉井制作

3.2.1 鋼護筒沉井制作

（1）材料：5 mm 厚鋼板，16 號工字鋼。

（2）鋼護筒沉井內部尺寸根據現場實際所需大小，四周為每邊 5 根 16 號工字鋼背楞與上口圍檁 4 根16 號工字鋼及下口圍檁 4 根 16 號工字鋼焊接而成，鋼沉井外包 5 mm 厚鋼面板。

（3）鋼護筒底部由 4 根 16 號工字鋼水平斜撐支撐，保證沉井底部穩定，斜撐與下口圍檁焊接順序可為先在外部將 4 根斜撐切割焊接成需要尺寸，然后平放進鋼護筒并與下口圍檁焊接連接，焊接過程中需要采用滿焊的方式。

圖5 為鋼護筒沉井側面圖，圖 6 為鋼護筒沉井底部平面圖，圖 7 為鋼護筒沉井焊接節點圖。

圖5 鋼護筒沉井側面圖

圖6 鋼護筒沉井底部平面圖

圖7 鋼護筒沉井焊接節點圖

3.2.2 施工放樣與定位

（1）在鋼護筒沉井施工之前，按照圖紙所示坐標及尺寸，放出沉井邊線，灑灰線標明。

（2）并測設臨時水準點，作為鋼護筒沉井施工過程高程控制依據。

3.2.3 井內外降水、排水

地下水位較高或坑中坑較深時，采用管井降水。在沉井外設置管井，安排潛水泵進行降排水，必要時在沉井內設置管井，確保降水高度在沉井底板面 0.5 ～1 m 以下。

3.2.4 鋼護筒就位

（1）在基坑首層土開挖完成，且降水達到要求后，用吊機將鋼護筒吊至已放好線的指定位置。

（2）在吊裝過程中，需要注意，保證鋼護筒平穩放置就位。

3.2.5 鋼護筒內土方開挖

（1）在鋼護筒就位后，需選用合適的挖機，進行筒內土方開挖，在開挖過程中，施工機械與基坑需保持安全距離，避免對基坑造成側壓，防止鋼護筒應土體壓力導致變形。

（2）在鋼護筒內土方開挖過程中，需要嚴格控制筒內土方開挖的深度，每次開挖從鋼護筒中間開始逐漸挖向四周，每層挖土厚度必須控制在 50 cm 以內。

（3）在開挖至鋼護筒底部時，需在鋼護筒壁周邊保留 20～30 cm 土堤不進行開挖，然后再從鋼護筒中間開始逐漸挖向四周，當土層經不住鋼護筒的擠壓而破裂時，鋼護筒便在自重的作用下擠土下沉。

（4）井內挖出的土方應及時外運，不得堆放在基坑旁，以避免造成鋼護筒偏斜或位移。

（5）如確實需要在場內堆土，堆土地點應設在鋼護筒下沉深度 2 倍以外的地方。

（6）井內土方挖運實行人機同時作業時，必須加強對井下的操作工人的安全教育和培訓，強化工人的安全意識，并落實安全防護措施，以防止事故發生。

3.2.6 沉井下沉（邊下沉邊觀測）

（1）在土方開挖到鋼護筒過程中，鋼護筒如能自行下沉，需要加強對鋼護筒下沉量的控制，保證鋼護筒穩步下沉。

（2）鋼護筒如無法自行下沉，需使用機械協助鋼護筒進行下沉。

（3）在鋼護筒下沉過程中，為了減小鋼護筒下沉時摩擦阻力，可以進行表面刷脫模劑處理，保證沉井井壁光滑。

3.2.7 糾偏措施

（1）在鋼護筒下沉過程中，需要根據鋼護筒自沉情況考慮是否需要機械輔助下沉。

（2）下沉過程中，需要注意控制鋼護筒穩定、不傾斜，如發生傾斜需要及時調整。

3.2.8 沉至設計標高

（1）在鋼護筒下沉近設計標高時，井內土體的每層開挖深度應≤30 cm 或更薄些，以避免鋼護筒發生傾斜。

（2）鋼護筒下沉至設計底標高 10 cm 左右時應停止挖土，讓鋼護筒依靠自重下沉到位。

3.2.9 核對標高、觀測沉降穩定情況

（1）當鋼護筒下沉至設計標高后，用水準儀對沉井底標高進行核對，嚴禁超挖。

（2）開挖下沉保證定時定點監測位移及沉降量，保證施工質量可控。

3.2.10 澆筑沉井內封底混凝土墊層

對鋼護筒沉井底標高核對無誤后，及時對沉井內澆筑混凝土墊層進行封底。

4 實施效果

4.1 施工成本分析

通過工程實踐，基坑施工安全可靠，項目目前已竣工。從經濟效益成本分析表可以得出結論，對于單個坑中坑支護用該施工工藝相對于傳統施工方法節省 1081 元，該工程共計 4 個相同條件坑中坑支護，共節約成本 1081 元×4＝4324 元；如果運用數量較多，經濟效益更加明顯。成本分析見表 1。

表1 成本分析表

4.2 社會效益

與傳統施工過程中水泥土攪拌樁支護、SMW 樁支護等圍護方案進行比較，鋼護筒沉井施工方便，基坑支護與土方開挖同時進行，避免了一系列繁瑣的工序，且制作與施工簡單，加快了施工進度。鋼護筒沉井隨挖土進入基坑底，不僅支護結構，還作為建筑結構的基礎，能夠始終承載水平和豎向力，有效保證了工程的質量。

鋼護筒在施工現場提前制作好，沉井之前進行檢查驗收，不再像傳統排樁在土里成樁，避免了成樁質量的不確定性，保證了支護結構的質量。坑內挖土時對基坑邊的土體無擾動，且鋼護筒為四周完全封閉的筒體，避免了基坑開挖過程中的流砂坍塌，進而確保了基坑支護的安全性。

在滬蘇大豐產業聯動集聚區園區產業服務中心建設項目深基坑支護工程中使用后效果良好，達到了預期的目的，工程質量安全受到了建設單位和監理單位的一致好評，取得了良好的社會效益。

5 結語

（1）由于前期的充分策劃與研究，所以為今后類似基坑工程案例提供較好的借鑒作用，尤其是緊鄰基坑邊有在建項目的坑中坑工程。

（2）本施工工藝申請到了一項企業級工法：深基坑鋼護筒沉井施工工法。