张文华 华锦耀

1. 宁波建工工程集团有限公司 浙江 宁波 315040；2. 浙江鸿晨建设有限公司 浙江 宁波 315032

随着国家经济建设的发展，软土深基坑的支护新技术也随之不断被研发应用，PC工法组合钢管桩就是近几年应用的支护施工新技术之一。PC工法组合钢管桩结合钢管或型钢支撑的支护技术，相比混凝土排桩结合混凝土支撑技术，沉桩与支撑安装快，可以周转式应用[1-2]。本文将PC工法组合钢管桩支护技术应用于阻断河道式深基坑（地下连通道）中，其创新点在于东西半幅式基坑先后分阶段施工，并结合作业平台进行沉桩、安装钢支撑与挖土以及回收等。对于河道区域的基坑支护，采用PC工法组合钢管桩可兼作围堰，具有施工效率高和经济效益好的优点，且属于绿色环保型支护技术。但当基坑支护设计施工存在缺陷时，也会报警甚至发生事故，下面结合具体的工程实例，说明该支护技术的应用及基坑应急加固处理。

1 工程概况和地质条件

浙江省宁波市五江口某深基坑项目，处于五江口流水的河道中。该深基坑为河道东、西侧地下室2层的连通道，平面尺寸为76 m×22 m。连通道底板与东西侧地下室底板持平，连通道顶板略低于东西侧地下室的地下1层楼板，顶板以上作为河道的过水段，该深基坑底板垫层挖深8.40 m，承台垫层挖深9.00～9.20 m。河道最深处深4.60 m。

基坑支护分东、西两半幅先后式施工，以利河道过水，平面布置如图1所示。本工程深基坑涉及土层从上至下主要为杂填土、黏土、淤泥、淤泥质黏土以及淤泥质粉质黏土等。

图1 基坑支护结构平面布置示意（东半幅作业平台未画出）

2 基坑支护结构简述

2.1 支护结构概况

本基坑采用φ820 mm×14 mmPC工法组合钢管桩结合2道φ609 mm×16 mm钢管支撑，型钢围檩为双拼H700 mm×300 mm×13 mm×24 mm，φ820 mm×14 mm钢管桩长20～23 m，钢管桩间隔式布置长12 m拉森钢板桩，双拼式型钢围檩（H钢常用规格）有利于提高支护结构的整体刚度，且便于安拆。

东半幅基坑先行与东侧大基坑同时施工，故支撑布置为2道对撑和角撑，西半幅基坑后施工，支撑布置为2道对撑。2道型钢围檩均支承于钢管内侧的钢牛腿上，型钢围檩与钢管桩之间空隙采用C20细石混凝土填塞，并间隔式焊接梯形钢板连接围檩与钢管桩。

2.2 支护结构施工特点

首先，由于地下通道基坑位于流水的河道中，故分为两半幅式先后施工，以便于流水。PC工法钢管桩结合拉森钢板桩既是基坑支护排桩，又是河道中的围堰。其次，东半幅基坑先行与东侧大基坑同步施工，无需挖土作业平台，仅需设置沉桩和安装支撑的坑边作业平台，安装型钢围檩和钢管支撑时，增设安装附着于钢管桩的临时小平台。西半幅基坑在西侧大基坑和东半幅基坑完成后施工，需要单独设置沉桩、安装支撑及挖土的作业平台。东西作业平台均以PC工法钢管作为立柱，立柱顶安装纵横型钢梁及路基箱。西半幅过道基坑施工如图2所示。

图2 西半幅过道基坑施工现场

再次，东半幅地下通道结构施工完成后，立即拆除钢支撑，拆除PC工法桩与钢板桩及其作业平台，仅保留东西半幅界面上的PC工法钢管桩，使河水流通，再施工西半幅过道基坑。东西半幅基坑拆除第2道支撑前，做好底板四周的混凝土换撑带，拆除第1道支撑前做好顶板四周的混凝土换撑梁，肥槽回填后拔除PC工法钢管桩和钢板桩。

3 施工工艺流程及施工工艺要点

3.1 施工工艺流程

以东半幅通道基坑施工流程为例，流程为：测量放线立围护桩标志（陆岸上）→搭设作业平台→施工PC工法组合钢管桩至合拢→安装第1道围檩支撑→抽水→安装第2道围檩支撑→抽水见底→挖土→施工底板下加强的混凝土垫层→施工底板→施工换撑带→拆除第2道围檩支撑→继续施工通道结构及顶板→施工换撑梁→拆除第1道围檩支撑→肥槽回填→拔除拉森钢板桩→拔除PC工法组合钢管桩（保留界面上桩）→通水→拆除作业平台→施工西半幅通道基坑。

3.2 施工工艺要点

3.2.1 基坑分两半幅先后式施工

该五江口河道中流水无法阻隔断流，故先施工东半幅基坑，待东半幅基坑施工且完成东半幅地下通道后，拆除该半幅围护支撑，拔除PC工法钢管桩，拆除作业平台，仅保留东西半幅界面上的PC工法组合钢管桩，在河道通水及西侧大地下室基坑施工后，再施工西半幅基坑。

3.2.2 东、西半幅基坑作业平台施工

作业平台搭设于河道中，采用φ630 mm×14 mm钢管桩作为立柱，钢管桩间距纵向5 m、横向6 m，桩端均进入硬土层。钢管桩顶通过节点平板搁置纵横向型钢梁H700 mm×300 mm×13 mm×24 mm，型钢梁顶连续式铺设路基箱，钢管桩之间再用型钢连接为竖向剪刀撑。作业平台由陆域向河道中渐进式施工，拆除时则按相反施工次序。

3.2.3 PC工法钢管桩沉桩施工

PC工法钢管桩采用φ820 mm×14 mm和拉森Ⅳ型钢板桩间隔式布置，桩之间企口相互咬接，钢管桩长度东半幅为20～21 m，西半幅为22～23 m，钢板桩长12 m，均由陆域向河道中渐进式施工。西半幅基坑围护桩施工中，采用异形（非标准宽度）拉森钢板桩与界面上PC工法钢管桩合拢咬接。测量员站于陆域指挥沉桩的定位与垂直度控制。

3.2.4 型钢围檩和钢管支撑安装

型钢围檩为双拼H700 mm×300 mm×13 mm×24 mm，钢管支撑为φ609 mm×16 mm。安装时先在φ820 mm×14 mm钢管桩内侧搭设临时作业小平台，如图3所示。

图3 临时作业小平台剖面示意

坑外作业平台上采用吊机由上而下分道安装型钢围檩和钢管支撑，并在一端活络头处用千斤顶张紧。安装第1道支撑前抽水一半，安装第2道支撑前再抽干水并挖土至钢管支撑底。型钢围檩与钢管桩之间空隙除用梯形立式钢板焊接连接外，再灌C20细石混凝土密实。

3.2.5 基坑挖土

基坑挖土应与支护设计工况一致，遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”及“分区、分层、对称、平衡、限时”的原则。

东半幅基坑随同东侧大地下室基坑同步分层开挖，向东出土，挖土顺利未见异常。西半幅基坑挖土时，长臂挖机站在北侧作业平台上结合坑内小挖机驳运式挖土，由于未能遵循上述原则，而是自南而北台阶接力式挖土，造成支撑力严重不平衡，导致基坑监测报警。

4 基坑报警概况及加固处理

4.1 基坑报警概况

东半幅基坑挖土与东侧地下室基坑同步施工，即分层挖土由西向东，遵循分层、分块、对称、平衡、限时的原则，支撑力平衡，符合基坑支护设计的工况要求，施工顺利，基坑各项监测值未出现报警。

西半幅基坑施工沉桩和安装支撑及挖土的作业平台位于北侧，长臂反铲挖机站立于作业平台上，结合坑内小挖机驳运。由于第2道支撑下挖土时采用自南而北台阶接力式开挖，即南侧已挖至坑底，而北侧仍有约3.5 m厚土方，支撑力严重不平衡，导致支护结构向北倾斜位移，南侧PC工法钢管桩下部踢脚位移严重，钢管桩顶部外倾呈喇叭形脱开围檩，拉断梯形连接板的焊缝，钢管桩与第2道支撑连接处变形为椭圆，发出变形焊缝断裂的响声，并往坑内漏水。基坑各项监测最大值如表1所示。

表1 基坑监测值

4.2 应急措施与加固处理

4.2.1 应急措施

基坑险情发生后，立即采取应急措施如下：

首先，往西半幅过道基坑中灌水至第2道支撑底，使之平衡部分土水侧压力。

其次，沿基坑围护桩内侧泵送水下浇筑C15级素混凝土至标高－9.20 m，并由潜水员指挥浇筑，使水下混凝土基本浇筑成如图4所示的形状，即反压混凝土紧贴PC工法钢管桩且顶面宽度不小于3 m，共计水下浇筑素混凝土约600 m3。在围护桩漏水处外侧，由潜水员铺设紧贴的塑料薄膜止水。应急措施施工到位后，监测到围护桩位移与支撑轴力基本趋于稳定。

图4 基坑应急加固剖面示意

4.2.2 加固处理

首先，修复顶道型钢围檩和PC工法桩之间梯形钢板的焊缝，并将间隙填筑素混凝土密实。将坑内积水排出，使坑内水位降至标高－9.20 m处，再在钢管桩的第2道钢支撑下方增加1道型钢围檩和φ609 mm×16 mm钢管支撑。最后，抽干积水，间隔跳式凿除应急的坑边混凝土及分段挖土至坑底设计标高，浇筑C30级坑底300 mm厚混凝土垫层。

5 结语

河道中狭窄形软土深基坑应用PC工法组合钢管桩支护施工的关键技术为：一是分两半幅先后式施工，以利河道流水，掌握河道中施工的特点；二是基坑挖土必须水平分层盆式开挖，禁止台阶接力式挖土，严格执行分层、对称、平衡、限时的原则，以利支撑力平衡控制变形；三是作业平台应因地制宜搭设稳固，立柱间竖向用型钢剪刀撑连接；四是第1道围檩支撑宜采用混凝土结构，以应对顶道支撑出现受拉状态的可能；五是基坑发生险情报警后，立即灌水和水下叠砂包，采用水下浇筑低强度等级的素混凝土更快速有效。

本地下通道深基坑工程最终完成施工，与先作东、西半幅式围堰，再施工钻孔灌注桩支护结构相比，本施工技术（指未出现报警及加固处理）具有较大的社会效益与经济效益，可供类似基坑工程参考。