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某深基坑工程坑中坑支護(hù)施工問題綜合分析

文檔作者：袁釬1，鄭明新2，吳剛1 文檔來源： 1．廣州地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營事業(yè)總部 2．華東交通大學(xué)道橋與巖土工程研究所		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年11月01日
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2016年9月上施工技術(shù)
第45卷第1 7期CONSTRUCTION TECHNOLOGY 25
DOI：10．7672／sgjs2016170025
某深基坑工程坑中坑支護(hù)施工問題綜合分析
袁釬1，鄭明新2，吳剛1
(1．廣州地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營事業(yè)總部，廣東廣州510310；
2．華東交通大學(xué)道橋與巖土工程研究所，江西南昌330013)
[摘要]坑中坑施工大多在基坑開挖的最末階段，開挖尺寸相對較小，變形要求不嚴(yán)，前期未曾重視或者設(shè)計未加
考慮，最后突擊施工造成諸多施工問題。武漢某典型深基坑中坑中坑土釘墻支護(hù)施工未能成功進(jìn)行，證明土釘墻
并不適合該類含水豐富的粉細(xì)砂巖土層，并得出以下認(rèn)識：武漢地區(qū)Ⅲ級階地中④．粉細(xì)砂中黏粒含量較高，滲透
系數(shù)小，管井降水效果不好；建議施工措施為輕型井點降水或拉森鋼板樁，輔以高壓旋噴樁地基處理；拉森鋼板樁
可以形成抗彎剛度大鋼板墻，可回收再利用，可在應(yīng)急施工中優(yōu)先考慮；在坑中坑開挖進(jìn)行鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)布置
時，宜加強(qiáng)整體剛度，在合適的高度焊接鋼腰梁和支撐。
[關(guān)鍵詞】深基坑；坑中坑；土釘墻；支護(hù)；高壓旋噴樁；拉森鋼板樁；施工技術(shù)
[中圖分類號】TU753．3 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1002—8498(2016)17-0025-04
Comprehensive Analysis of Construction Problem of the Pit-in--pit
Support Structure for Some Deep Foundation Excavation
Yuan Qianl，Zheng Mingxin2，Wu Gan91
(1．Operation Cause Department of Guangzhou Metro Group Co．，Ltd．，Guangzhou，Guangdong 5 103 10，China；
2．Institute of Bridge&amp;amp;Road and Geotechnical Engineering，East China Jiaotong University，
Nanchang，Jiangxi 330013，China)
Abstract：Most pit·in·pit construction iS at the end of the foundation excavation，the excavation size in
the pit-in-pit construction is small and the deformation requirement is not very strict，constructors never
pay attention to the problem or the problem is not considered in design in earlier stage，at last it
centralized construction results in many construction problems． Soil nail wall support construction of the
pit—in-pit excavation in Wuhan was not finished successfully，which proved that soil nail wall cannot be
suitable in the fine sandstone soil which have rich water and could obtain that：clay content of the 11I
terraces④1 silty sand in Wuhan is high，the permeability coefficient is small，the effect of the pipe well
dewatering is not well；light well point dewatering and Larson steel sheet pile should be suggested in the
construction firstly，and supplemented by high pressure spraying pile foundation treatment；Larson steel
sheet pile should be considered firstly because they can form steel wall which has flexural rigidity and is
recyclable；steel sheet pile retaining structure arrangement in the pit-in-pit excavation should strengthen
the overall stiffness，at the right height weld steel middle beam and support．
Key words：deep foundation excavation；pit-in-pit；soil nailing wall；supports；high pressure jet grouting
piles；Larson steel sheet piles；construction
0引言
基礎(chǔ)底板常因電梯井、集水井、承臺等而形成
局部落深區(qū)——坑中坑，坑中坑基坑形式就是在大
+國家自然科學(xué)基金項目(51208198)；江西省交通廳科研項目
(201 1H0019)
[作者簡介】袁釬，碩士，E-mail：yqhuodian@qq
[收稿日期]2015-09-07
基坑底部再挖小基坑?。坑中坑可以根據(jù)其深度
及平面位置、地質(zhì)條件，采用不同的支護(hù)形式進(jìn)行
開挖，常見的有放坡、有圍護(hù)無內(nèi)支撐和有圍護(hù)有
內(nèi)支撐等方式"‘3J。坑中坑施工多在基坑開挖最后
階段，開挖尺寸相對較小，變形要求不高，造成前期
未曾重視或設(shè)計未加考慮，直接采取臨時措施，突
擊施工造成過很多施工問題和工程事故H J。
萬方數(shù)據(jù)
26 施工技術(shù)第45卷
圖1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)平面布置
Fig．1 Plan layout of foundation excavation support structure
龔曉南¨o曾呼吁重視坑中坑對基坑圍護(hù)穩(wěn)定
性的影響，并對比提出坑外卸土和坑中坑對基坑圍
護(hù)穩(wěn)定和變形的影響。陳暢等¨1基于大量基坑工
程坑中坑施工，闡述了軟土地區(qū)坑中坑支護(hù)設(shè)計需
考慮的關(guān)鍵因素，歸納總結(jié)了坑中坑多種支護(hù)方
案。還有一些學(xué)者對坑中坑設(shè)計與監(jiān)測做過一些
研究分析"剖，而在規(guī)范要求中僅部分規(guī)范建議局
部深基坑宜在大面積墊層完成后開挖∽。0I，并未提
出具體措施要求和建議。本文從武漢某典型深基
坑的坑中坑施工問題分析人手，提出武漢Ⅲ級階地
④．黏質(zhì)粉細(xì)砂地層坑中坑施工補(bǔ)救措施，以供巖
土工程技術(shù)人員參考。
1工程概況
1．1基坑概況
某深基坑工程位于武漢市中心城區(qū)交叉路口，
本項目由3棟超高層建筑、6層商業(yè)裙樓和5層地
下室組成。裙樓開挖平均深度22．25m，塔樓底開挖
深度22．95～23．65m，坑中坑落深4．55～4．65m。
基坑開挖總面積約18 800m2，圍護(hù)結(jié)構(gòu)周長約
635m。基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式為l圈排樁+1層棧橋梁
板+2道內(nèi)支撐梁聯(lián)合支護(hù)。基坑內(nèi)分布有3棟塔
樓共5個坑中坑(見圖1)，其中l(wèi)一4號坑中坑尺寸
為15．60m×10．40m×4．65m，5號坑中坑尺寸為
27．40m×10．40m×4．55m。
1．2工程地質(zhì)條件
場地地貌單元為剝蝕堆積垅崗區(qū)，相當(dāng)于長江
Ⅲ級階地，整體地勢平緩。巖土層自上而下由5個
單元層組成：①新近系填土層(Q m1)；②第四系全新
統(tǒng)沖積一般黏性土層(Q41)；③第四系上更新統(tǒng)沖洪
積老黏性土層(Q，ah州)；④長江古河道沖洪積砂性
土、礫卵石層(Q；h一)；⑤志留系(S)強(qiáng)一中風(fēng)化粉
砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及石英巖狀砂巖層。坑中坑
C1 1
△
C12
A
開挖地層為④．黏質(zhì)粉細(xì)砂，中密，黏粒含量15％～
20％，砂粒主要為粉細(xì)砂，夾有一定含量的中砂，同
時混含約5％礫卵石。
場地位于長江沖洪積Ⅲ級階地長江古河道段，
地下水包括上層滯水和孑L隙承壓水。上層滯水賦
存于①填土中，無統(tǒng)一的自由水面?？紫冻袎核x
存于④砂性土及礫卵石中，水量一般，含水層頂板
為上部一般黏性土，底板為基巖。
2坑中坑施工方法
2．1原施工方案提出
最初考慮到坑中坑開挖處于工期節(jié)點，地下室
結(jié)構(gòu)細(xì)部圖紙并未確定，未能對坑中坑進(jìn)行針對性
設(shè)計，遂采用管井降水配合土釘墻支護(hù)形式。與其
他支護(hù)類型相比，土釘墻具有的優(yōu)點為：施工所需
場地小，施工速度快，施工設(shè)備及工藝簡單，對周圍
環(huán)境干擾小，工程造價較低¨“。
坑中坑開挖之前進(jìn)行過降水井施工，每個坑內(nèi)
及周邊布置3～4口直徑300ram管井，單井抽水量
240t／d?？又锌尤⊥灵_挖時采用600進(jìn)行放坡，對坡
面進(jìn)行噴射素混凝土C20，厚80ram。但考慮到其坡
度較大且為含水率高的黏質(zhì)粉細(xì)砂，作為加強(qiáng)措
施，在噴射厚20mm底混凝土后施打咖16mm短土
釘，土釘長lm，采取500mm×500ram呈梅花形布
置，掛網(wǎng)規(guī)格為咖6．5鋼筋網(wǎng)250mm×250mm布置。
土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面如圖2所示。
2．2施工方案實施
坑中坑施工流程為：測量放線一補(bǔ)打降水井一
分層開挖(2層)一掛網(wǎng)噴錨一澆筑墊層。開挖邊坡
先進(jìn)行初噴混凝土厚20mm(摻5％含量的8604-K3
型速凝劑)，分段鋪設(shè)網(wǎng)筋并呈梅花形打人土釘。
土釘頭與網(wǎng)筋綁扎，掛網(wǎng)搭接長度≥200mm；利用竹
簽或鋼筋等設(shè)置好控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志，然
萬方數(shù)據(jù)
袁釬等：某深基坑工程坑中坑支護(hù)施工問題綜合分析27
圖2坑中坑支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面
Fig．2 Profile of pit-in·pit support structure
后第2次噴射厚60mm混凝土。噴射作業(yè)應(yīng)分段、
分片進(jìn)行，同一段內(nèi)應(yīng)自下而上進(jìn)行噴射，噴射流
應(yīng)垂直于噴射面，射距宜在0．8～1．5m范圍。噴射
混凝土所用水泥、砂及石子等材料應(yīng)滿足施工規(guī)程
要求，砂的含水率宜控制在5％一7％，石子粒徑≤
15ram，含泥量≤3％，必須沖洗干凈。
2．3施工問題闡述
按照原施工方案，l號坑中坑進(jìn)行了第1層土
開挖(約2．5m)，但在土釘掛網(wǎng)噴錨護(hù)坡1 d后，開
挖坡體底部黏質(zhì)粉細(xì)砂地層流砂嚴(yán)重，并在工程樁
之間掏蝕成空洞，洞深1．0～1．5m，洞高約2m。并
且附近2口降水井不得不拆管避讓挖掘機(jī)作業(yè)，導(dǎo)
致坑內(nèi)積水也逐漸上升。繼而坡頂土體開始崩塌，
坡緣已澆筑的地下室底板墊層開裂，坡體無法自穩(wěn)
逐漸滑移，坑內(nèi)淤砂與泥漿混溶在一起，淤砂深
1．5m左右。最終無法進(jìn)行下一步施工，不得不回填
壓實，再行采取措施施工。
3補(bǔ)救措施
3．1補(bǔ)救措施方案
1號坑中坑回填之后，隨即提出2種施工補(bǔ)救
措施方案：輕型井點降水和拉森鋼板樁，同時輔以
高壓旋噴樁地基處理。采用輕型井點降水可保證
坑底干燥，防止流砂產(chǎn)生，并有效提高土體抗剪強(qiáng)
度舊1。而拉森鋼板樁邊緣帶有聯(lián)動裝置，可以形成
抗彎剛度大、緊密擋土的鋼板墻，并可回收再利用，
工藝成熟，施工快捷¨“?？紤]到此時坑中坑施工過
程中不確定因素較多，加之坑底施工臨時用電不穩(wěn)
定，為了更加保險且快速施工，遂最終采用拉森鋼
板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，同時輔以主動區(qū)高壓旋噴樁地基
處理。
3．2補(bǔ)救措施實施
在打鋼板樁之前，對開挖邊線外側(cè)施打2排
qb500mm高壓旋噴樁(見圖3)，該措施可對坑中坑
外側(cè)土體形成止水作用，另外可對坑外主動區(qū)土體
加固，待齡期達(dá)到后進(jìn)行鋼板樁施工。本次采用的
拉森鋼板樁為新日本制鐵公司生產(chǎn)長9m的Q295bz
拉森Ⅳ型鋼板樁，埋人坑底基土2．6m，并加l道鋼
腰梁和1根對撐，均采用Q345B雙拼[40b。拉森鋼
板樁施工流程為：平整場地一定位放線一高壓旋噴
樁地基處理一鋼板樁機(jī)械就位一插打鋼板樁_÷腰
梁與支撐焊接一坑中土方開挖一混凝土封底
(200mm厚)一圍護(hù)混凝土墻澆筑一拔鋼板樁。最
終1號坑中坑的補(bǔ)救施工較為順利，最后成功進(jìn)行
封底艷層澆筑．
圖3坑中坑(1～4號)拉森鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)
Fig．3 Support structure of pit·in·pit(No．1～4)
Larson steel sheet pile
4施工問題分析與討論
4．1土釘墻適用范圍
坑中坑所開挖地層為強(qiáng)度較低、含水率較高的
黏質(zhì)粉細(xì)砂，而先前采用的土釘墻更適用于地下水
位以上或經(jīng)成功降水后的黏性土和弱膠結(jié)砂土邊
坡，而不適合以下土層：①含水豐富的粉細(xì)砂、中細(xì)
砂及含水豐富且較為松散的中粗砂、礫砂及卵石層
等。豐富的地下水易造成開挖面不穩(wěn)定且與噴射
混凝土面層黏結(jié)不牢固。②缺少黏聚力、過于干燥
的砂層及相對密度較小的均勻度較好的砂層。這
些砂層中易產(chǎn)生開挖面不穩(wěn)定現(xiàn)象，開挖面通常沒
萬方數(shù)據(jù)
施工技術(shù)第45卷
有足夠的自穩(wěn)時間，易于流鼓破壞。
4．2地下水不良作用
本工程地層呈典型的二元結(jié)構(gòu)，即上部黏土層
和下部卵礫石層，孔隙承壓水賦存于④砂性土、礫
卵石層中，滲透系數(shù)的勘察綜合建議取值K=
5．19m／d。含水層處于長江古河道中，較為封閉，補(bǔ)
給相對困難，其滲透系數(shù)因黏性土含量不同而變化
很大?o。正因如此，該層粉細(xì)砂的黏粒含量較高，
滲透系數(shù)小，管井難以將黏質(zhì)細(xì)粉砂層中的水抽
走，導(dǎo)致降水效果十分不明顯。管井降水無法確保
開挖地層的干燥，土體抗剪強(qiáng)度得不到有效提高，
最終坑內(nèi)流砂淤砂嚴(yán)重，邊坡形成坍塌。
4．3鋼板樁內(nèi)支撐體系穩(wěn)定
首先鋼板樁排樁抗彎剛度相對較大，彈性模量
為210GPa，泊松比為0．3。拉森Ⅳ型鋼板樁板墻式
截面模量為2 270cm3，屈服強(qiáng)度值為295MPa；腰梁
和內(nèi)支撐采用鋼材材質(zhì)為Q345B，屈服強(qiáng)度值為
310MPa。又兼顧密封止水作用，能有效抵抗主動區(qū)
土壓力。另外，1道鋼腰梁和鋼支撐可以加強(qiáng)鋼板
樁頂部、腰部的強(qiáng)度，當(dāng)然設(shè)置道數(shù)少是為了便于
土方開挖作業(yè)方便。再者，樁前側(cè)坑內(nèi)存在部分工
程樁抵擋，樁背側(cè)施打2排高壓旋噴樁也對坑外變
形土體加固，以減小主動土壓力對鋼板樁的擠壓，
盡量避免土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)，同時也有一定止
水作用，減少靜止水壓力的作用。綜上所述，鋼板
樁內(nèi)支撐體系以其抗變形剛度大，兼顧止水作用，
最終得以保證坑內(nèi)挖土順利。
5 結(jié)語
1)坑中坑開挖大多在基坑開挖最后階段，尺寸
相對較小，變形要求不高，前期設(shè)計未考慮或未曾
重視施工措施選型，地質(zhì)條件不好的情況下，最終
突擊施工易造成施工問題。
2)坑中坑支護(hù)的土釘墻更適用于地下水位以
上或經(jīng)成功降水后的黏性土和弱膠結(jié)砂土邊坡，而
不適合含水豐富的粉細(xì)砂，易于流鼓破壞，導(dǎo)致掛
網(wǎng)噴錨混凝土層易于破壞。
3)武漢地區(qū)Ⅲ級階地中④，粉細(xì)砂中黏粒含量
較高，滲透系數(shù)小，管井降水效果不好，土體抗剪強(qiáng)
度得不到有效提高，最終坑內(nèi)流砂淤砂嚴(yán)重。
4)補(bǔ)救措施方案建議采用輕型井點降水和拉
森鋼板樁，同時輔以高壓旋噴樁地基處理。拉森鋼
板樁可以形成抗彎剛度大、緊密擋土的鋼板墻，并
可回收再利用，工藝成熟，施工便捷，可在應(yīng)急施工
中優(yōu)先考慮。
5)在坑中坑施工中進(jìn)行鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)布置，
有必要加強(qiáng)整體抗彎剛度，合適的高度焊接腰梁和
內(nèi)支撐，同時也宜在變形主動區(qū)進(jìn)行高壓旋噴樁地
基處理，加強(qiáng)土體抗剪強(qiáng)度和止水作用，從而確保
開挖順利。
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黃河兩用橋主橋鋼桁梁到位
石濟(jì)客專黃河公鐵兩用橋近3．7萬t鋼桁梁日
前精準(zhǔn)落位，標(biāo)志著該橋主橋鋼桁梁已全部到位，
橋面附屬工程隨之啟動。
石濟(jì)客專黃河公鐵兩用橋為我國首例大跨度
剛性懸索加勁連續(xù)鋼桁梁公鐵兩用橋，結(jié)構(gòu)設(shè)計新
穎，具有獨(dú)創(chuàng)性。該橋主橋鋼桁梁全長798．3m，共
計62個節(jié)間，總重近3．7萬t。該工程自2016年1
月25日首次頂推到位以后，主橋鋼桁梁與橋墩預(yù)定
位置有1．64m的高差。如何安全有序?qū)⑦@艘“中型
航母”就位于指定位置，并克服縱橫向偏差，是施工
單位必須完成的一項技術(shù)難度極高、安全風(fēng)險極大
的施工工序。同時，合理的落梁順序及每輪次落梁
高度控制、豎向起頂裝置和縱橫向糾偏裝置的設(shè)計
及合理布置、豎向千斤頂?shù)耐叫钥刂埔彩秦巾毥?
決的三大關(guān)鍵性難題，在國內(nèi)同類型橋梁施工中尚
屬首次。
(摘自《中國建設(shè)報)2016-09-05)

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