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摘要：市政道路建设过程中，受地形等现状建设条件的影响，部分道路构造物基坑过深，存在安全隐患，需进行基坑支护。本文通过对市政道路深基坑沿线工程地质条件进行分析，通过方案比选，选取合理的基坑支护方案，并提出具体的施工方法及技术要求，确保基坑内构造物实施安全顺利的进行。
关键词：深基坑 支护设计 钢板桩
1 概述
随着社会经济的发展，市政基础设施建设投入的加大，市政道路的建设已进入高峰期。受地形等现状建设条件的影响，部分道路建设过程中出现构造物基坑过深的问题，如不采取一定的保护措施，存在较大的安全隐患。因此，在设计过程中应充分考虑现状地质条件等因素，选取合理的深基坑支护方案，保证基坑的安全，降低安全事故，减少不必要的经济损失和不良社会影响。
拟建道路中部有一条雨水箱涵，埋深约6.0m，基坑开挖深度约7.0m。为保证施工安全，根据相关工程条件，开挖时需进行有效的基坑支护。基坑周边空旷，无重要建构筑物。基坑支护使用期限约为半年。
2 工程建设条件
2.1道路沿线地形地貌
拟建道路位于山前丘陵和冲积洼地地带，沿线丘陵和洼地密布；后经人工整平改造，用做城市建设用地。沿线场地平坦开阔，道路西高东低，高程约为43.0～49.0m。
2.2工程地质条件
根据勘察结果，与基坑支护范围有关的主要地层自上而下简述如下：
（1）人工填土（Q4ml）
褐黄、褐红、灰黄、暗褐等色，以粘性土为主，不均匀混5～45%砂岩和灰岩风化岩块，风化很严重，多呈土块状，粒径1～8cm不等。根据其野外岩土性状和试验测试结果，将人工填土层分为人工填土<1-1>层和<1-2>层。
人工填土<1-1>层：该层在道路沿线普遍分布；受道路建设和车辆碾压，多呈密实～稍密状，但密实程度不均。
人工填土<1-2>层：该层虽堆填时间较长，但沿线地下水埋深浅，受长期浸泡，未完成固结，多呈松散状。
（2）第四系冲洪积层（Qal+pl）
由含有机质亚粘土<2>、亚粘土<3>组成。
含有机质亚粘土<2>：褐灰、浅灰色，含少量有机质，稍具腥臭味，土质均一，很湿～饱和，呈软塑状。
亚粘土<3>：灰白、褐红、褐黄斑色，不均匀混10～30%暗褐色风化砂岩灰岩碎块，稍湿，呈硬塑状。
（3）第四系残积层（Qel）
粘土<4>：褐黄、灰黄、褐红、暗褐等色，系由砂岩和灰岩风化残积而成，不均匀残留砂岩和灰岩风化碎块，碎块风化较严重，稍湿～湿，呈硬塑状态。
2.3 水文地质条件
场地位于山前丘陵和冲洪积洼地地带，地下水较丰富。主要赋存于人工填土及第四系各地层中，属上层滞水～潜水类型。测得道路沿线地下水稳定水面埋深1.8～5.3m，标高介于38.4～46.5m。
3 支护方案比选
根据场地的地形地貌、水文地质、基坑深度、周边环境等相关工程条件，可采用的基坑支护方式主要有以下几种类型：
放坡：对于地质条件较好且基坑周边空间开阔的区域，放坡具有施工工艺简便 、工期短、工程造价低廉等优势。但由于拟挖基坑两侧路基已采用碎石桩进行了处理，放坡将会破坏路基。
土钉墙：地质条件较好区域，土钉墙具有安全性高，施工工艺简便，工期短，工程造价低等优势，但由于拟挖基坑两侧路基已采取碎石桩进行了处理，土钉打入困难。
钻孔桩（+支撑）：具有安全性高的优点，但施工干扰较大，工程造价高，工序多。
钢板桩（+支撑）：施工工艺简便，工期较短，钢板桩可重复利用、回收，工程造价低。
4 支护方案
4.1支护结构设计原则
（1）基坑开挖深度7.0m，基坑开挖深度范围内以人工填土、有机质亚粘土为主，综合上述条件，本工程基坑安全等级根据基坑深度，基坑安全等级定为三级。
（2）支护结构与主体结构分离式布置，支护结构退主体结构承台外边线0.9m。
（3）基坑重要性系数取1.0，综合荷载分项系数取1.25，基坑顶部移动荷载取10kPa。
4.2 场地排水方案
基坑顶部、底部均设置排水明沟，坑底设置集水井，即时抽水。
4.3支护结构设计方案
该地段基坑最深处约7.0m，采用钢板桩+内支撑支护方式，拉森Ⅲ型钢板桩，桩长12m；在距基坑底4.2m处设置一道钢腰梁和钢支撑，腰梁采用2根40a工字钢，支撑采用一根φ450钢管，间距4.0m布置。
5 支护结构计算分析结果
5.1土工参数的确定
基坑位于拟建道路中心绿化带处。本次计算的土工参数是依据地方相关技术标准、地质勘察报告、现场情况及类似的工程经验综合分析取得。
5.2计算方法
主动土压力采用朗金土压力公式计算，地下水位按降水后的情况考虑，基坑顶部的地面荷载取10kPa。
5.3计算结果
钢腰梁采用2根40a工字钢，支撑间距为4m，支点力为645.2kN；钢板桩采用拉森型Ⅲ。经验算钢梁、钢板桩抗弯强度等技术指标满足要求。
6 施工技术要求
6.1基坑开挖
基坑支护工程施工顺序应为场地平整——分层开挖——腰梁及支撑安装——分层开挖到底；基坑开挖应采取分段开挖；土方开挖如果在雨季进行，基坑支护及土方开挖期间须做好临时排水工作；严禁超挖，若因结构变化而引起坑底标高发生变化时，须经相关人员计算分析，确定增加支护措施后方可超挖；不得在坡顶3.0m范围内堆载，3.0～10.0m范围堆载不得大于10Kpa。 土方开挖须根据监测数据信息化施工。当位移及沉降变形较小时，经相关单位共同研究分析后，可对支护结构（支撑间距、型号）进行适当调整；当位移或沉降监测达到警戒值时，控制土方开挖速率，必要时加密支撑间距；当变形超过警戒值时，应立即通知相关单位，并采取应急措施（事先应有应急预案）。
6.2钢板桩施工
钢板桩打设前，场地应做必要的平整，钢板桩桩底标高允许误差为500mm；钢板桩打入采取振动打入，垂直度允许偏差小于1/150，沿基坑轴线方向墙面左右允许偏差不大于300mm；钢板桩应板槽相扣，锁口紧密，打入前锁口槽内充填润滑油脂；基坑完成回填后，方可拔出钢板桩。
施工前应清除地面可见的石块和水泥土块等一切障碍物；在明确2.0～3.0m深度之内有块石等障碍物的情况，用勾机按槽状翻挖清除；3.0m以下有障碍物时，探明位置，钢板桩绕行布置；如遇巨大障碍物，钢板桩绕行布置失败时，采用地质钻机引孔处理。
6.3钢支撑的安设
本支撑系统由钢支撑、钢腰梁等组成。钢支撑均支顶在钢腰梁上。腰梁安装三角架、斜拉筋上部固定角钢；吊装钢腰梁，紧靠墙身，再安装斜拉筋并拉紧。为使支护桩、腰梁、支撑结合紧密，并有效减少基坑外地层沉陷及支护桩的向内的位移，支撑安设好后，必须施加向外的预加轴力。钢支撑施加值范围应为设计值的50%～70%。预加轴力应根据施工监测情况分级施加，避免支护桩桩体发生向基坑外侧过大的变形。要求施加预顶力的千斤顶在基坑施工的全过程中产生作用，并根据监测结果随时调整预加力的大小，保证基坑内外的变形值在允许的范围内。
6.4基坑回填
回填材料，优先选取无粘性土填料，据场地实际条件可选砂或砾质、砂质粘性土；不得混有淤泥、淤泥质土和各种垃圾，不得混有树根、草皮等有机质。填土必须采取分层压实的方法填筑，采用小型打夯机夯实。每层填土均应进行密实度检测，满足相关技术要求后，方可继续分层回填。
7结语
市政道路设计过程中，遇到有深基坑路段，必须设计阶段即对深基坑安全引起足够的重视，防范未然，避免安全事故发生。设计阶段应从深基坑工程地质条件出发，进行多方案比选，确定经济、可行的支护方案；并提出施工阶段的各项技术要求及注意事项，全程监控施工过程；避免发生安全事故，保证基坑内构造物的顺利实施。
关键词：深基坑 支护设计 钢板桩
1 概述
随着社会经济的发展，市政基础设施建设投入的加大，市政道路的建设已进入高峰期。受地形等现状建设条件的影响，部分道路建设过程中出现构造物基坑过深的问题，如不采取一定的保护措施，存在较大的安全隐患。因此，在设计过程中应充分考虑现状地质条件等因素，选取合理的深基坑支护方案，保证基坑的安全，降低安全事故，减少不必要的经济损失和不良社会影响。
拟建道路中部有一条雨水箱涵，埋深约6.0m，基坑开挖深度约7.0m。为保证施工安全，根据相关工程条件，开挖时需进行有效的基坑支护。基坑周边空旷，无重要建构筑物。基坑支护使用期限约为半年。
2 工程建设条件
2.1道路沿线地形地貌
拟建道路位于山前丘陵和冲积洼地地带，沿线丘陵和洼地密布；后经人工整平改造，用做城市建设用地。沿线场地平坦开阔，道路西高东低，高程约为43.0～49.0m。
2.2工程地质条件
根据勘察结果，与基坑支护范围有关的主要地层自上而下简述如下：
（1）人工填土（Q4ml）
褐黄、褐红、灰黄、暗褐等色，以粘性土为主，不均匀混5～45%砂岩和灰岩风化岩块，风化很严重，多呈土块状，粒径1～8cm不等。根据其野外岩土性状和试验测试结果，将人工填土层分为人工填土<1-1>层和<1-2>层。
人工填土<1-1>层：该层在道路沿线普遍分布；受道路建设和车辆碾压，多呈密实～稍密状，但密实程度不均。
人工填土<1-2>层：该层虽堆填时间较长，但沿线地下水埋深浅，受长期浸泡，未完成固结，多呈松散状。
（2）第四系冲洪积层（Qal+pl）
由含有机质亚粘土<2>、亚粘土<3>组成。
含有机质亚粘土<2>：褐灰、浅灰色，含少量有机质，稍具腥臭味，土质均一，很湿～饱和，呈软塑状。
亚粘土<3>：灰白、褐红、褐黄斑色，不均匀混10～30%暗褐色风化砂岩灰岩碎块，稍湿，呈硬塑状。
（3）第四系残积层（Qel）
粘土<4>：褐黄、灰黄、褐红、暗褐等色，系由砂岩和灰岩风化残积而成，不均匀残留砂岩和灰岩风化碎块，碎块风化较严重，稍湿～湿，呈硬塑状态。
2.3 水文地质条件
场地位于山前丘陵和冲洪积洼地地带，地下水较丰富。主要赋存于人工填土及第四系各地层中，属上层滞水～潜水类型。测得道路沿线地下水稳定水面埋深1.8～5.3m，标高介于38.4～46.5m。
3 支护方案比选
根据场地的地形地貌、水文地质、基坑深度、周边环境等相关工程条件，可采用的基坑支护方式主要有以下几种类型：
放坡：对于地质条件较好且基坑周边空间开阔的区域，放坡具有施工工艺简便 、工期短、工程造价低廉等优势。但由于拟挖基坑两侧路基已采用碎石桩进行了处理，放坡将会破坏路基。
土钉墙：地质条件较好区域，土钉墙具有安全性高，施工工艺简便，工期短，工程造价低等优势，但由于拟挖基坑两侧路基已采取碎石桩进行了处理，土钉打入困难。
钻孔桩（+支撑）：具有安全性高的优点，但施工干扰较大，工程造价高，工序多。
钢板桩（+支撑）：施工工艺简便，工期较短，钢板桩可重复利用、回收，工程造价低。
4 支护方案
4.1支护结构设计原则
（1）基坑开挖深度7.0m，基坑开挖深度范围内以人工填土、有机质亚粘土为主，综合上述条件，本工程基坑安全等级根据基坑深度，基坑安全等级定为三级。
（2）支护结构与主体结构分离式布置，支护结构退主体结构承台外边线0.9m。
（3）基坑重要性系数取1.0，综合荷载分项系数取1.25，基坑顶部移动荷载取10kPa。
4.2 场地排水方案
基坑顶部、底部均设置排水明沟，坑底设置集水井，即时抽水。
4.3支护结构设计方案
该地段基坑最深处约7.0m，采用钢板桩+内支撑支护方式，拉森Ⅲ型钢板桩，桩长12m；在距基坑底4.2m处设置一道钢腰梁和钢支撑，腰梁采用2根40a工字钢，支撑采用一根φ450钢管，间距4.0m布置。
5 支护结构计算分析结果
5.1土工参数的确定
基坑位于拟建道路中心绿化带处。本次计算的土工参数是依据地方相关技术标准、地质勘察报告、现场情况及类似的工程经验综合分析取得。
5.2计算方法
主动土压力采用朗金土压力公式计算，地下水位按降水后的情况考虑，基坑顶部的地面荷载取10kPa。
5.3计算结果
钢腰梁采用2根40a工字钢，支撑间距为4m，支点力为645.2kN；钢板桩采用拉森型Ⅲ。经验算钢梁、钢板桩抗弯强度等技术指标满足要求。
6 施工技术要求
6.1基坑开挖
基坑支护工程施工顺序应为场地平整——分层开挖——腰梁及支撑安装——分层开挖到底；基坑开挖应采取分段开挖；土方开挖如果在雨季进行，基坑支护及土方开挖期间须做好临时排水工作；严禁超挖，若因结构变化而引起坑底标高发生变化时，须经相关人员计算分析，确定增加支护措施后方可超挖；不得在坡顶3.0m范围内堆载，3.0～10.0m范围堆载不得大于10Kpa。 土方开挖须根据监测数据信息化施工。当位移及沉降变形较小时，经相关单位共同研究分析后，可对支护结构（支撑间距、型号）进行适当调整；当位移或沉降监测达到警戒值时，控制土方开挖速率，必要时加密支撑间距；当变形超过警戒值时，应立即通知相关单位，并采取应急措施（事先应有应急预案）。
6.2钢板桩施工
钢板桩打设前，场地应做必要的平整，钢板桩桩底标高允许误差为500mm；钢板桩打入采取振动打入，垂直度允许偏差小于1/150，沿基坑轴线方向墙面左右允许偏差不大于300mm；钢板桩应板槽相扣，锁口紧密，打入前锁口槽内充填润滑油脂；基坑完成回填后，方可拔出钢板桩。
施工前应清除地面可见的石块和水泥土块等一切障碍物；在明确2.0～3.0m深度之内有块石等障碍物的情况，用勾机按槽状翻挖清除；3.0m以下有障碍物时，探明位置，钢板桩绕行布置；如遇巨大障碍物，钢板桩绕行布置失败时，采用地质钻机引孔处理。
6.3钢支撑的安设
本支撑系统由钢支撑、钢腰梁等组成。钢支撑均支顶在钢腰梁上。腰梁安装三角架、斜拉筋上部固定角钢；吊装钢腰梁，紧靠墙身，再安装斜拉筋并拉紧。为使支护桩、腰梁、支撑结合紧密，并有效减少基坑外地层沉陷及支护桩的向内的位移，支撑安设好后，必须施加向外的预加轴力。钢支撑施加值范围应为设计值的50%～70%。预加轴力应根据施工监测情况分级施加，避免支护桩桩体发生向基坑外侧过大的变形。要求施加预顶力的千斤顶在基坑施工的全过程中产生作用，并根据监测结果随时调整预加力的大小，保证基坑内外的变形值在允许的范围内。
6.4基坑回填
回填材料，优先选取无粘性土填料，据场地实际条件可选砂或砾质、砂质粘性土；不得混有淤泥、淤泥质土和各种垃圾，不得混有树根、草皮等有机质。填土必须采取分层压实的方法填筑，采用小型打夯机夯实。每层填土均应进行密实度检测，满足相关技术要求后，方可继续分层回填。
7结语
市政道路设计过程中，遇到有深基坑路段，必须设计阶段即对深基坑安全引起足够的重视，防范未然，避免安全事故发生。设计阶段应从深基坑工程地质条件出发，进行多方案比选，确定经济、可行的支护方案；并提出施工阶段的各项技术要求及注意事项，全程监控施工过程；避免发生安全事故，保证基坑内构造物的顺利实施。