论文部分内容阅读
摘要：以中化泉州1200万t/年炼油项目原料油、成品油管线（大管廊）工程一标段埭仔溪大开挖为例，详细介绍了埭仔溪大开挖的施工部署、施工方法，可为今后类似的工程提供借鉴。
关键词：建筑工程；大开挖；施工技术
文章编号：1674-3954（2013）09-0143-02
1 工程概况
中化泉州1200万t/年炼油项目原料油、成品油管线（大管廊）工程全长15.28km，其中ZHD02～ZHD03（K1+915～K3+302）段，为埭仔溪及规划滞洪区，设计采用大开挖方式穿越，全长1387m，途径南湖村、珩山村。该段全部处于滩涂地，地貌标高1.8～2.5m，K1+915～K2+897段，沟底标高-3.9～-3.0m，沟槽开挖深度5.0～6.1m，K2+897～K3+302段，沟底标高-3.0～-2.1，沟槽开挖深度4.6～5.3m，设计沟底宽度8m（土方部分）、7m（土石混合段），开挖边坡土方为1：3.5，石方为1：1。
沿线开挖地层主要为：粉质粘土（Q4mc）、淤泥混砂（砂混淤泥）（Q4mc）、淤泥（Q4mc）、粉砂（Q4mc）及风化花岗岩等。
工程地下水丰富，埋深较浅，地表1m以下均为饱和含水层，尤其在K1+915～K2+700段，有地表径流，有大量的蓄水丰富的养鱼池，施工中会出现大量的地下涌水及流砂等现象，应做好安全防护。
2 工程施工方法
2.1总体思路
管沟一次成形，由K3+302向K1+915里程方向（ZHD03～ZHD02）推进施工。
2.2施工流程
测量放线-三通一平-排桩（如需要）-管沟开挖-沟壁支护-管道安装、试压-压袋或混凝土回填-回填-地貌恢复-线路标识。
2.3基槽开挖施工方案选择
（1）设计大开挖沟槽：
底宽7～8m，槽深4.6～6.0m，设计坡度1：3.5。
主要客观困难情况：
①作业带不够或无法拓展作业带，使大开挖难以实施。
按设计最大上口开挖边线50m，加上堆方区，整个作业带宽度将会远超过临时征地线（25m），同时带来征地量大、青苗赔偿多等困难。在K2+100～K2+700段，一侧为结构性堤岸，一侧为商品鱼池塘，堤岸最大距离40m，若开挖，还必须留出两侧堤岸的安全距离。
②地下水丰富，淤泥、流砂普遍，沟壁难以成型。
常规段在开挖1m即出现渗水，在K1+915～K2+700段，在地表径流及鱼池水压情况下，渗水会更大，甚至出现地下涌流。同时，淤泥、粉砂、粘土层分布在整个开挖段，在地下水作用下，沟壁无法成型。
（2）拟采用施工方案
介于上述客观情况，对大开挖方案进行调整，经反复踏勘现场，对作业带探坑试开挖情况，结合公司专家技术组讨论意见，拟采用方案如下：
3 主要施工措施
3.1砂袋叠码支护开挖
工艺流程：测量放线-基槽边钢管防护-机械开挖-砂包叠袋支护-管道敷设-压带（或混凝土覆盖）-回填，施工示意图1。
主要施工方法：
3.1.1测量放线
根据已知的控制坐标点采用全站仪进行测设，放出ZHD02、ZHD03，连线ZHD02、ZH03，放出中心线和开挖边线，并放出百米桩做好标记。
3.1.2开挖边线防护
基槽防护采用1.2m高钢管外挂密目安全网防护，沟槽开挖区域均进行防护。
3.1.3机械开挖基槽
选择两台小松PC300-1挖机并行，同时退后开挖，分侧向两边弃土，按方案要求挖好边坡。软弱土层，铺设2000×1500×20厚钢板，作挖机作业垫板兼行走钢板，行走路线上每台挖机每侧履带配3张，总共配置12张钢板，通过单斗挖掘机及时将后方的钢板向施工前进方向逐步进行倒运，实现钢板的滚动前进。
地勘资料显示，基槽中岩石主要为强风化花岗岩，强度不高，若挖机不能挖掘时，采用卡特挖机带液压破碎头进行集中破碎。
3.1.4施工降排水措施
本作业段地下水丰富，下挖1m左右即为饱和含水层，探坑30h观测，渗水深度约3.5m，本降排水措施主要为施工开挖及砂帶堆码创造有利施工条件，因沟底标高差异不大，在起始开挖端头固定大口径排水泵作为第一排水点，随着沟槽延长，根据渗水状况，可以每隔50m增设一台排水泵。排水管长度不小于50m，尽量远离沟槽，以免渗水回流。排水泵采用匹配的柴油发电机供应电源。
3.1.5砂包叠袋施工
土方开挖与支护同步进行，槽底及边坡开挖成型，即进行砂包叠袋支护施工。
（1）挖槽：根据支护宽度挖土，每段支护长度5～8m；
（2）打树桩：将长度为3m的φ150树桩分排均匀采用挖机打入基坑底部2.0m，树桩间距1m；
（3）用竹夹板围挡；
（4）砂包叠袋：利用编织袋将中砂装袋后叠袋，砂包叠袋时边叠边纠正其位置和坡度。同时用脚踩平踏实，不留空洞。
3.2钢板桩支护开挖
K1+915～K2+750段，地表层软弱，淤泥、流砂普遍分布，地下水多，沟壁难以成型。本段采用9m长Ⅲ型拉森钢板桩加二道内支撑进行基坑支护，钢板桩之间采用HW250×250×11×11围檩进行连接，直径DN300×10的钢管进行内支撑。第一道支撑距地面1000mm，第二道支撑距第二道支撑2000mm。基坑支护简图如图2。
本工程投入的拉森钢板桩采用Ⅲ型拉森钢板桩，宽400mm，高170mm，厚15.5mm，理论重量68kg/m，要求拉森钢板桩无穿孔，修边调直后方可使用。 拉森钢板桩之间用HW250×250×11×11围檩进行连接，围檩与每根拉森钢板桩之间空隙需打入木楔抵紧。转角需设置专用构件，采用φ300×10钢管进行内支撑，内支撑水平间距为4.0m，管道安装需调整对撑间距并及时回顶。
拉森钢板桩支护段拟采用200T履带吊垫钢板下管，吊车和人工配合管道对正，采用外拉法用两台15T手拉倒链平行对管子进行接口。
板桩施工的顺序：
施工便道-板桩准备-围檩支架安装-板桩打设-开挖作业-管道施工-回填-拔桩。
（1）施工便道
采用在施工作业带道路上铺设防沉板的方式来保证施工设备机具的顺利通过。防沉板可利用钢管排或钢板制作，沿设备前进方向在车轮或履带下侧铺设两道，宽度为3.2m，设备通过后通过履带吊或单斗挖掘机及时将后方的钢板向施工前进方向逐步进行倒运，实现钢板的滚动前进。防沉板同时用在管沟开挖时的单斗作业及吊管机下沟作业上，依靠单斗或吊管机自身实现滚动前进。
（2）板桩的检验、吊装、堆放
①板桩的检验：对板桩，一般有材质检验和外观检验，以便对不合要求的板桩进行矫正，以减少打桩过程中的困难。
②板桩吊运：装卸板桩宜采用两点吊。吊运时，每次起吊的板桩根数不宜过多，注意保护锁口免受损伤。吊运方式有成捆起吊和单根起吊。成捆起吊通常采用钢索捆扎，而单根吊运常用专用的吊具。
③板桩堆放：板桩堆放的地点，要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固的场地上，并便于运往打桩施工现场。
（3）导架的安装
在板桩施工中，为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精度，防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，一般都需要设置一定刚度的、坚固的导架，亦称“施工围檩”。
导架采用单层双面形式，通常由导梁和围檩桩等组成，围檩桩的间距一般为2.5～3.5m，双面围檩之间的间距不宜过大，一般略比板桩墙厚度大8～15mm。
（4）板桩施打
本工程板桩施打采用屏风式打入法施工。屏风式打入法不易使板桩发生屈曲、扭转、倾斜和墙面凹凸，打入精度高，易于实现封闭合拢。施工时，将10～20根板桩成排插入导架内，使它呈屏风状，然后再施打。通常将屏风墙两端的一组板桩打至设计标高或一定深度，并严格控制垂直度，用电焊固定在围檩上，然后在中间按顺序分1/3或1/2板桩高度打入。
屏风式打入法的施工顺序有正向顺序、逆向顺序、往复顺序、中分顺序、中和顺序和复合顺序。施打顺序对板桩垂直度、位移、轴线方向的伸缩、板桩墙的凹凸及打桩效率有直接影响。因此，施打顺序是板桩施工工艺的关键之一。其选择原则是：当屏风墙两端已打设的板桩呈逆向倾斜时，应采用正向顺序施打；反之，用逆向顺序施打；当屏风墙两端板桩保持垂直状况时，可采用往复顺序施打；当板桩墙长度很长时，可用复合顺序施打。
板桩打设的公差标准如表2所示。
（5）土方开挖
方法一、沿钢板之间作业通道开挖，PC300挖机在防沉钢板作业，退后开挖，边开挖边支撑围檩及横向支撑。
方法二、防沉钢板不能支撑PC300挖机时，远距离采用长臂挖机开挖作业，边开挖边支撑支撑围檩及横向支撑。
方法三、若一开挖即成泥浆或地下水涌入形成水中开挖，可以考虑水陆两用挖掘机施工作业。
方法四、抽砂船抽砂作业，高压水（就地抽取）冲散砂土层，再用泥浆泵或抽砂泵抽出沟槽内泥砂。
（6）板桩的拔除
基坑回填后，要拔除板桩，以便重复使用。拔除板桩前，应仔细研究拔桩方法、顺序和拔桩时间及土孔处理。否则，由于拔桩的振动影响，以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移，会给已施工的地下结构带来危害，并影响临近原有建筑物、构筑物或底下管线的安全。
①拔桩方法
本工程拔桩采用振动锤拔桩：利用振动锤产生的强迫振动，扰动土质，破坏板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将桩拔除。
②拔桩时应注意事项
a 拔桩起点和順序：对封闭式板桩墙，拔桩起点应离开角桩5根以上。可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。
b 振打与振拔：拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100～300mm，再与振动锤交替振打、振拔。
c 起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷，起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限。
d 供振动锤使用的电源为振动锤本身额定功率的1.2～2.0倍。
e 对引拔阻力较大的板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，振动锤连续不超过1.5h。
3.3地表径流施工前处理
埭仔溪入海口有一长期的地表流水，流量一般，在进行钢板桩施工前，需对地表径流进行断流处理，因水流平缓，上下标高差异小，采用在管道穿越位置上下两端（间距25～30m）砂带围堰断流措施，上游围堰用一台D150水泵抽水至下游，排干围堰之间积水再进行钢板桩施工，施工示意图如图3。
4 结束语
工程在施工时，严格按照以上施工方案开工，使得工程高效的完成。解决了本工程“地形处在养殖塘与堤岸之间的狭滩涂带内，没有进场道路，施工场地局限，地质条件差，地下水位较高、水源丰富”的重大难题。可为今后类似的工程提供数据。
关键词：建筑工程；大开挖；施工技术
文章编号：1674-3954（2013）09-0143-02
1 工程概况
中化泉州1200万t/年炼油项目原料油、成品油管线（大管廊）工程全长15.28km，其中ZHD02～ZHD03（K1+915～K3+302）段，为埭仔溪及规划滞洪区，设计采用大开挖方式穿越，全长1387m，途径南湖村、珩山村。该段全部处于滩涂地，地貌标高1.8～2.5m，K1+915～K2+897段，沟底标高-3.9～-3.0m，沟槽开挖深度5.0～6.1m，K2+897～K3+302段，沟底标高-3.0～-2.1，沟槽开挖深度4.6～5.3m，设计沟底宽度8m（土方部分）、7m（土石混合段），开挖边坡土方为1：3.5，石方为1：1。
沿线开挖地层主要为：粉质粘土（Q4mc）、淤泥混砂（砂混淤泥）（Q4mc）、淤泥（Q4mc）、粉砂（Q4mc）及风化花岗岩等。
工程地下水丰富，埋深较浅，地表1m以下均为饱和含水层，尤其在K1+915～K2+700段，有地表径流，有大量的蓄水丰富的养鱼池，施工中会出现大量的地下涌水及流砂等现象，应做好安全防护。
2 工程施工方法
2.1总体思路
管沟一次成形，由K3+302向K1+915里程方向（ZHD03～ZHD02）推进施工。
2.2施工流程
测量放线-三通一平-排桩（如需要）-管沟开挖-沟壁支护-管道安装、试压-压袋或混凝土回填-回填-地貌恢复-线路标识。
2.3基槽开挖施工方案选择
（1）设计大开挖沟槽：
底宽7～8m，槽深4.6～6.0m，设计坡度1：3.5。
主要客观困难情况：
①作业带不够或无法拓展作业带，使大开挖难以实施。
按设计最大上口开挖边线50m，加上堆方区，整个作业带宽度将会远超过临时征地线（25m），同时带来征地量大、青苗赔偿多等困难。在K2+100～K2+700段，一侧为结构性堤岸，一侧为商品鱼池塘，堤岸最大距离40m，若开挖，还必须留出两侧堤岸的安全距离。
②地下水丰富，淤泥、流砂普遍，沟壁难以成型。
常规段在开挖1m即出现渗水，在K1+915～K2+700段，在地表径流及鱼池水压情况下，渗水会更大，甚至出现地下涌流。同时，淤泥、粉砂、粘土层分布在整个开挖段，在地下水作用下，沟壁无法成型。
（2）拟采用施工方案
介于上述客观情况，对大开挖方案进行调整，经反复踏勘现场，对作业带探坑试开挖情况，结合公司专家技术组讨论意见，拟采用方案如下：
3 主要施工措施
3.1砂袋叠码支护开挖
工艺流程：测量放线-基槽边钢管防护-机械开挖-砂包叠袋支护-管道敷设-压带（或混凝土覆盖）-回填，施工示意图1。
主要施工方法：
3.1.1测量放线
根据已知的控制坐标点采用全站仪进行测设，放出ZHD02、ZHD03，连线ZHD02、ZH03，放出中心线和开挖边线，并放出百米桩做好标记。
3.1.2开挖边线防护
基槽防护采用1.2m高钢管外挂密目安全网防护，沟槽开挖区域均进行防护。
3.1.3机械开挖基槽
选择两台小松PC300-1挖机并行，同时退后开挖，分侧向两边弃土，按方案要求挖好边坡。软弱土层，铺设2000×1500×20厚钢板，作挖机作业垫板兼行走钢板，行走路线上每台挖机每侧履带配3张，总共配置12张钢板，通过单斗挖掘机及时将后方的钢板向施工前进方向逐步进行倒运，实现钢板的滚动前进。
地勘资料显示，基槽中岩石主要为强风化花岗岩，强度不高，若挖机不能挖掘时，采用卡特挖机带液压破碎头进行集中破碎。
3.1.4施工降排水措施
本作业段地下水丰富，下挖1m左右即为饱和含水层，探坑30h观测，渗水深度约3.5m，本降排水措施主要为施工开挖及砂帶堆码创造有利施工条件，因沟底标高差异不大，在起始开挖端头固定大口径排水泵作为第一排水点，随着沟槽延长，根据渗水状况，可以每隔50m增设一台排水泵。排水管长度不小于50m，尽量远离沟槽，以免渗水回流。排水泵采用匹配的柴油发电机供应电源。
3.1.5砂包叠袋施工
土方开挖与支护同步进行，槽底及边坡开挖成型，即进行砂包叠袋支护施工。
（1）挖槽：根据支护宽度挖土，每段支护长度5～8m；
（2）打树桩：将长度为3m的φ150树桩分排均匀采用挖机打入基坑底部2.0m，树桩间距1m；
（3）用竹夹板围挡；
（4）砂包叠袋：利用编织袋将中砂装袋后叠袋，砂包叠袋时边叠边纠正其位置和坡度。同时用脚踩平踏实，不留空洞。
3.2钢板桩支护开挖
K1+915～K2+750段，地表层软弱，淤泥、流砂普遍分布，地下水多，沟壁难以成型。本段采用9m长Ⅲ型拉森钢板桩加二道内支撑进行基坑支护，钢板桩之间采用HW250×250×11×11围檩进行连接，直径DN300×10的钢管进行内支撑。第一道支撑距地面1000mm，第二道支撑距第二道支撑2000mm。基坑支护简图如图2。
本工程投入的拉森钢板桩采用Ⅲ型拉森钢板桩，宽400mm，高170mm，厚15.5mm，理论重量68kg/m，要求拉森钢板桩无穿孔，修边调直后方可使用。 拉森钢板桩之间用HW250×250×11×11围檩进行连接，围檩与每根拉森钢板桩之间空隙需打入木楔抵紧。转角需设置专用构件，采用φ300×10钢管进行内支撑，内支撑水平间距为4.0m，管道安装需调整对撑间距并及时回顶。
拉森钢板桩支护段拟采用200T履带吊垫钢板下管，吊车和人工配合管道对正，采用外拉法用两台15T手拉倒链平行对管子进行接口。
板桩施工的顺序：
施工便道-板桩准备-围檩支架安装-板桩打设-开挖作业-管道施工-回填-拔桩。
（1）施工便道
采用在施工作业带道路上铺设防沉板的方式来保证施工设备机具的顺利通过。防沉板可利用钢管排或钢板制作，沿设备前进方向在车轮或履带下侧铺设两道，宽度为3.2m，设备通过后通过履带吊或单斗挖掘机及时将后方的钢板向施工前进方向逐步进行倒运，实现钢板的滚动前进。防沉板同时用在管沟开挖时的单斗作业及吊管机下沟作业上，依靠单斗或吊管机自身实现滚动前进。
（2）板桩的检验、吊装、堆放
①板桩的检验：对板桩，一般有材质检验和外观检验，以便对不合要求的板桩进行矫正，以减少打桩过程中的困难。
②板桩吊运：装卸板桩宜采用两点吊。吊运时，每次起吊的板桩根数不宜过多，注意保护锁口免受损伤。吊运方式有成捆起吊和单根起吊。成捆起吊通常采用钢索捆扎，而单根吊运常用专用的吊具。
③板桩堆放：板桩堆放的地点，要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固的场地上，并便于运往打桩施工现场。
（3）导架的安装
在板桩施工中，为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精度，防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，一般都需要设置一定刚度的、坚固的导架，亦称“施工围檩”。
导架采用单层双面形式，通常由导梁和围檩桩等组成，围檩桩的间距一般为2.5～3.5m，双面围檩之间的间距不宜过大，一般略比板桩墙厚度大8～15mm。
（4）板桩施打
本工程板桩施打采用屏风式打入法施工。屏风式打入法不易使板桩发生屈曲、扭转、倾斜和墙面凹凸，打入精度高，易于实现封闭合拢。施工时，将10～20根板桩成排插入导架内，使它呈屏风状，然后再施打。通常将屏风墙两端的一组板桩打至设计标高或一定深度，并严格控制垂直度，用电焊固定在围檩上，然后在中间按顺序分1/3或1/2板桩高度打入。
屏风式打入法的施工顺序有正向顺序、逆向顺序、往复顺序、中分顺序、中和顺序和复合顺序。施打顺序对板桩垂直度、位移、轴线方向的伸缩、板桩墙的凹凸及打桩效率有直接影响。因此，施打顺序是板桩施工工艺的关键之一。其选择原则是：当屏风墙两端已打设的板桩呈逆向倾斜时，应采用正向顺序施打；反之，用逆向顺序施打；当屏风墙两端板桩保持垂直状况时，可采用往复顺序施打；当板桩墙长度很长时，可用复合顺序施打。
板桩打设的公差标准如表2所示。
（5）土方开挖
方法一、沿钢板之间作业通道开挖，PC300挖机在防沉钢板作业，退后开挖，边开挖边支撑围檩及横向支撑。
方法二、防沉钢板不能支撑PC300挖机时，远距离采用长臂挖机开挖作业，边开挖边支撑支撑围檩及横向支撑。
方法三、若一开挖即成泥浆或地下水涌入形成水中开挖，可以考虑水陆两用挖掘机施工作业。
方法四、抽砂船抽砂作业，高压水（就地抽取）冲散砂土层，再用泥浆泵或抽砂泵抽出沟槽内泥砂。
（6）板桩的拔除
基坑回填后，要拔除板桩，以便重复使用。拔除板桩前，应仔细研究拔桩方法、顺序和拔桩时间及土孔处理。否则，由于拔桩的振动影响，以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移，会给已施工的地下结构带来危害，并影响临近原有建筑物、构筑物或底下管线的安全。
①拔桩方法
本工程拔桩采用振动锤拔桩：利用振动锤产生的强迫振动，扰动土质，破坏板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将桩拔除。
②拔桩时应注意事项
a 拔桩起点和順序：对封闭式板桩墙，拔桩起点应离开角桩5根以上。可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。
b 振打与振拔：拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100～300mm，再与振动锤交替振打、振拔。
c 起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷，起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限。
d 供振动锤使用的电源为振动锤本身额定功率的1.2～2.0倍。
e 对引拔阻力较大的板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，振动锤连续不超过1.5h。
3.3地表径流施工前处理
埭仔溪入海口有一长期的地表流水，流量一般，在进行钢板桩施工前，需对地表径流进行断流处理，因水流平缓，上下标高差异小，采用在管道穿越位置上下两端（间距25～30m）砂带围堰断流措施，上游围堰用一台D150水泵抽水至下游，排干围堰之间积水再进行钢板桩施工，施工示意图如图3。
4 结束语
工程在施工时，严格按照以上施工方案开工，使得工程高效的完成。解决了本工程“地形处在养殖塘与堤岸之间的狭滩涂带内，没有进场道路，施工场地局限，地质条件差，地下水位较高、水源丰富”的重大难题。可为今后类似的工程提供数据。