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佛山市德安水电安装工程有限公司 广东佛山 528000
摘要：城市经济的发展和城市工业迅速兴起，使某些地区地区城市河涌水污染问题日益严重，河涌治理迫在眉睫。因此本文结合工程实例，对河涌治理项目中基坑施工工艺进行了深入探究，针对工程的地质情况，分析了基坑开挖时混凝土管桩水平位移和管桩断裂的原因，并且提出了相应的施工处理方案。
关键词：河涌治理；基坑；施工工艺
随着经济的高速发展，大量污染物排放于城市河涌，，由于监管的不足和污水处理设施建设的相对滞后城市的生态环境组成当中，最重要的部分就是河流，其能对城市当中的物种的多样化、景观的多种化、抗洪、供水等各个方面的使用起到了非常重要的作用。然而，随着经济的快速发展、城市化进程的加快及工业的兴起，河涌（城市河流）两岸工厂、农业、居民生活产生大量的污水和大量的污染物排放进河涌，导致城市河涌受到严重的污染，治理河涌势在必行。可是，在河涌治理工程施工时，混凝土管桩容易出现水平位移和断桩等问题，因此本文主要结合实例对河涌整治工程中基坑的施工工艺进行了探讨。
1 工程概况
某河涌总长582m，片石的挡土墙分别于河涌两边，右边挡土墙高3.0m，左边为3.1m，上口的宽19.3m，挡土墙顶面是198mm厚钢筋混凝土压顶，宽1m。每隔18.9m设一道沉降缝，两岸挡土墙之间净宽10m。挡土墙基础是Φ300混凝土管桩基础，管桩上为L型的钢筋混凝土承台，承台下为100mm厚混凝土垫层。河涌中间抛片石8m宽、0.8m厚，片石上面回填土0.3m厚。河涌两岸边坡铺砌混凝土植草砖并植草，左侧护坡坡度为1：2.35，右侧护坡坡度为1：1～1：2.5。河涌左侧为道路，右侧为某物流公司集装箱堆场。基坑底距右侧某物流公司集装箱堆场的高度约为8.5m，距左侧道路路面的高度约为6.5m，详见图1。
图1 河涌整治工程标准横断面
2 地质情况
河涌整治工程位于珠江三角洲冲积平原，地形开阔、平坦。原河涌底标高在-5.8～-5.6m之间，地层较为简单，河涌两侧为回填粘土层，原河涌地层自上而下主要分布为：1）杂填土、耕植土厚约4m；2）淤泥质土厚约13.6m；3）强风化钙质泥岩。
3 基坑开挖及施工主要措施
3.1 原基坑开挖支护方案
图2 河涌基坑原支护方案示意
将原河涌截流后，在河涌中央抛片石8m宽、0.8m厚，挖掘机在片石上行走，挖除两侧边坡土方整平河涌，使工作面宽度达到17.4m，然后在顶面回填17.4m宽、0.8m厚中粗砂层，使打桩机能在中、粗砂层上完成打桩工程。打桩工程完成后，在基坑靠岸一侧各打一排9m长的拉森LSⅢ型钢板桩，钢板桩宽40mm、厚度12mm、每米重为60kg；同时在基坑靠河涌中心一側各打一排6m长、规格为220×77×7的槽钢桩。钢板桩及槽钢桩用一根规格为220×77×7的槽钢与之纵向焊接，槽钢中心标高在钢板桩顶下1m处。此外，钢板桩及槽钢桩之间用一根规格为220×77×7的槽钢横向焊接，间距5.0m。钢板桩及槽钢桩之间距离为4.7m，河涌中间两排钢板桩之间的距离为7.0m，可作为施工平台使用，待河涌两侧的承台和挡土墙施工完成后再挖除，详见图2。
3.2 基坑开挖的主要问题
2004年3月12日开挖河涌右侧的一段基坑，挖土深度约3m，刚挖了约7m长时，发现多根管桩向河中间方向水平偏移，且其中编号为205号的1根管桩在标高约-8.5m处断裂。随后发现右侧边坡出现一些细小裂缝。施工单位迅速将情况报告监理单位和建设单位，经研究同意后，将开挖的基坑回填。
经过现场的详细观察、分析，认为出现这一现象是由于河涌两岸边坡对河涌方向的侧压力非常大，原设计的管桩不能承受水平推力，致使整个管桩向河涌中间方向位移。
3.3 分析原因及处理方案
3.3.1 分析原因
由建设单位组织相关单位工程技术人员对上述出现的问题进行讨论，认为引起管桩位移和断裂的原因有以下几点：
（1）该工程地质较差，淤泥层较厚，河涌两岸填土层较厚，高差较大，且靠近河涌，加上河涌右侧某物流公司在施工现场堆放了大量的集装箱，且有大量的重车往返，对河涌中心方向的下层淤泥形成巨大的挤压力。
（2）一排钢板桩加一排槽钢形成的基坑支护体系整体性不好，刚度不足。当基坑开挖时，河涌中心瞬间卸载失去平衡，在河涌边坡对管桩的巨大的侧压力作用下，基坑支护体系出现变形和位移，引起河涌边坡滑移，使管桩位移和断裂。
（3）混凝土管桩下部嵌固层平均不到3m，而上部位于很厚的流塑性淤泥层上，水平方向的刚度很小。
（4）钢板桩支护不能穿过淤泥层进入硬土层，无法完全消除淤泥的流动和反涌，淤泥的流动引起管桩位移。
3.3.2 处理方案
为控制管桩往河涌中心方向的位移，就必须减少河涌两岸边坡对管桩的侧压力，或者增加管桩往河涌两岸方向的水平抵抗力。根据工程施工现场的实际情况，初步拟定两个处理方案：
方案一：在整条河涌两岸边坡打Φ500深度5m的搅拌桩，由设计院出设计施工图。搅拌桩的刚度比钢板桩大，对淤泥质软土加固效果较好，但考虑到水泥搅拌桩需增加很大的费用和工期，建设单位没有采纳。
方案二：
（1）把靠河涌中间的两排槽钢改成两排6m长的拉森LSⅢ型钢板桩，并对原支撑系统进行改进；
（2）在河涌两管桩之间增加一根截面为300mm×600mm、间距为5m的钢筋混凝土支撑梁，使支撑梁与承台连接，详见图3；
（3）将原方案中纵向的钢板桩与一根规格为220×77×7的槽钢焊接改为二根槽钢，槽钢中心标高不变；
（4）将原方案两排钢板桩之间用220×77×7的槽钢横向焊接改用Φ200的钢管横向焊接，间距由原来的5m改为2m，形成更加坚固的横向支撑体系。
由于按照方案二实施增加的费用较低，且延长的工期较少，建设单位同意按照方案二先做试验段施工，待试验成功后再严格按方案二组织施工。经过试验段施工，未出现异常情况，说明方案二是安全可靠的。
3.4 施工主要措施
按照方案二组织施工时，遇到了如下一些问题，并采取了相应的主要措施：
摘要：城市经济的发展和城市工业迅速兴起，使某些地区地区城市河涌水污染问题日益严重，河涌治理迫在眉睫。因此本文结合工程实例，对河涌治理项目中基坑施工工艺进行了深入探究，针对工程的地质情况，分析了基坑开挖时混凝土管桩水平位移和管桩断裂的原因，并且提出了相应的施工处理方案。
关键词：河涌治理；基坑；施工工艺
随着经济的高速发展，大量污染物排放于城市河涌，，由于监管的不足和污水处理设施建设的相对滞后城市的生态环境组成当中，最重要的部分就是河流，其能对城市当中的物种的多样化、景观的多种化、抗洪、供水等各个方面的使用起到了非常重要的作用。然而，随着经济的快速发展、城市化进程的加快及工业的兴起，河涌（城市河流）两岸工厂、农业、居民生活产生大量的污水和大量的污染物排放进河涌，导致城市河涌受到严重的污染，治理河涌势在必行。可是，在河涌治理工程施工时，混凝土管桩容易出现水平位移和断桩等问题，因此本文主要结合实例对河涌整治工程中基坑的施工工艺进行了探讨。
1 工程概况
某河涌总长582m，片石的挡土墙分别于河涌两边，右边挡土墙高3.0m，左边为3.1m，上口的宽19.3m，挡土墙顶面是198mm厚钢筋混凝土压顶，宽1m。每隔18.9m设一道沉降缝，两岸挡土墙之间净宽10m。挡土墙基础是Φ300混凝土管桩基础，管桩上为L型的钢筋混凝土承台，承台下为100mm厚混凝土垫层。河涌中间抛片石8m宽、0.8m厚，片石上面回填土0.3m厚。河涌两岸边坡铺砌混凝土植草砖并植草，左侧护坡坡度为1：2.35，右侧护坡坡度为1：1～1：2.5。河涌左侧为道路，右侧为某物流公司集装箱堆场。基坑底距右侧某物流公司集装箱堆场的高度约为8.5m，距左侧道路路面的高度约为6.5m，详见图1。
图1 河涌整治工程标准横断面
2 地质情况
河涌整治工程位于珠江三角洲冲积平原，地形开阔、平坦。原河涌底标高在-5.8～-5.6m之间，地层较为简单，河涌两侧为回填粘土层，原河涌地层自上而下主要分布为：1）杂填土、耕植土厚约4m；2）淤泥质土厚约13.6m；3）强风化钙质泥岩。
3 基坑开挖及施工主要措施
3.1 原基坑开挖支护方案
图2 河涌基坑原支护方案示意
将原河涌截流后，在河涌中央抛片石8m宽、0.8m厚，挖掘机在片石上行走，挖除两侧边坡土方整平河涌，使工作面宽度达到17.4m，然后在顶面回填17.4m宽、0.8m厚中粗砂层，使打桩机能在中、粗砂层上完成打桩工程。打桩工程完成后，在基坑靠岸一侧各打一排9m长的拉森LSⅢ型钢板桩，钢板桩宽40mm、厚度12mm、每米重为60kg；同时在基坑靠河涌中心一側各打一排6m长、规格为220×77×7的槽钢桩。钢板桩及槽钢桩用一根规格为220×77×7的槽钢与之纵向焊接，槽钢中心标高在钢板桩顶下1m处。此外，钢板桩及槽钢桩之间用一根规格为220×77×7的槽钢横向焊接，间距5.0m。钢板桩及槽钢桩之间距离为4.7m，河涌中间两排钢板桩之间的距离为7.0m，可作为施工平台使用，待河涌两侧的承台和挡土墙施工完成后再挖除，详见图2。
3.2 基坑开挖的主要问题
2004年3月12日开挖河涌右侧的一段基坑，挖土深度约3m，刚挖了约7m长时，发现多根管桩向河中间方向水平偏移，且其中编号为205号的1根管桩在标高约-8.5m处断裂。随后发现右侧边坡出现一些细小裂缝。施工单位迅速将情况报告监理单位和建设单位，经研究同意后，将开挖的基坑回填。
经过现场的详细观察、分析，认为出现这一现象是由于河涌两岸边坡对河涌方向的侧压力非常大，原设计的管桩不能承受水平推力，致使整个管桩向河涌中间方向位移。
3.3 分析原因及处理方案
3.3.1 分析原因
由建设单位组织相关单位工程技术人员对上述出现的问题进行讨论，认为引起管桩位移和断裂的原因有以下几点：
（1）该工程地质较差，淤泥层较厚，河涌两岸填土层较厚，高差较大，且靠近河涌，加上河涌右侧某物流公司在施工现场堆放了大量的集装箱，且有大量的重车往返，对河涌中心方向的下层淤泥形成巨大的挤压力。
（2）一排钢板桩加一排槽钢形成的基坑支护体系整体性不好，刚度不足。当基坑开挖时，河涌中心瞬间卸载失去平衡，在河涌边坡对管桩的巨大的侧压力作用下，基坑支护体系出现变形和位移，引起河涌边坡滑移，使管桩位移和断裂。
（3）混凝土管桩下部嵌固层平均不到3m，而上部位于很厚的流塑性淤泥层上，水平方向的刚度很小。
（4）钢板桩支护不能穿过淤泥层进入硬土层，无法完全消除淤泥的流动和反涌，淤泥的流动引起管桩位移。
3.3.2 处理方案
为控制管桩往河涌中心方向的位移，就必须减少河涌两岸边坡对管桩的侧压力，或者增加管桩往河涌两岸方向的水平抵抗力。根据工程施工现场的实际情况，初步拟定两个处理方案：
方案一：在整条河涌两岸边坡打Φ500深度5m的搅拌桩，由设计院出设计施工图。搅拌桩的刚度比钢板桩大，对淤泥质软土加固效果较好，但考虑到水泥搅拌桩需增加很大的费用和工期，建设单位没有采纳。
方案二：
（1）把靠河涌中间的两排槽钢改成两排6m长的拉森LSⅢ型钢板桩，并对原支撑系统进行改进；
（2）在河涌两管桩之间增加一根截面为300mm×600mm、间距为5m的钢筋混凝土支撑梁，使支撑梁与承台连接，详见图3；
（3）将原方案中纵向的钢板桩与一根规格为220×77×7的槽钢焊接改为二根槽钢，槽钢中心标高不变；
（4）将原方案两排钢板桩之间用220×77×7的槽钢横向焊接改用Φ200的钢管横向焊接，间距由原来的5m改为2m，形成更加坚固的横向支撑体系。
由于按照方案二实施增加的费用较低，且延长的工期较少，建设单位同意按照方案二先做试验段施工，待试验成功后再严格按方案二组织施工。经过试验段施工，未出现异常情况，说明方案二是安全可靠的。
3.4 施工主要措施
按照方案二组织施工时，遇到了如下一些问题，并采取了相应的主要措施：