管道基坑槽鋼支護在水環境治理工程中的應用

歐陽祺

(中國水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

1 應用背景

2015年，國務院印發了水污染防治行動計劃的通知(國家“水十條”)，明確提出到2020年，地級及以上城市建成區黑臭水體均控制在10%以內；同年，深圳市治水提質指揮部發布《深圳市治水提質工作計劃(2015-2020年)》，提出“三年消除黑澇，五年基本達標，八年讓碧水和藍天共同成為深圳亮麗的城市名片”的基本目標，為建設“藍天常在、青山常在、綠水常在”的美麗中國而奮斗[1]。

2019年龍崗區龍崗河流域、觀瀾河流域、深圳河流域消除黑臭及河流水質保障工程(坂田工區一)落實國家“水十條”和《深圳市治水提質工作計劃(2015-2020年)》的主要工程項目，該工程位于龍崗區坂田街道，新建管道71km，其中涉及槽鋼支護的管道共43.9km。施工項目多面臨分布范圍廣、作業面多、施工點位分散、作業面狹窄、施工干擾大、工期緊等特點，保障工程施工安全、質量、進度，溝槽支護是施工關鍵[2]。

根據目前各設計單位對管道溝槽支護開挖出具的設計圖紙內容顯示，當場地狹窄，施工條件受限無法放坡開挖、深度在1.5m

表1 槽鋼支護型式

常規設計管道槽鋼支護具體布置如圖1所示。龍崗區龍崗河流域、觀瀾河流域、深圳河流域消除黑臭及河流水質保障工程在施工過程中，對常規設計管道槽鋼支護斷面進行了優化(優化后的管道槽鋼支護斷面見圖2)，總結設計出了一套適用于水環境治理工程管道溝槽支護開挖施工的快速支護裝置。管道溝槽快速支護裝置的目的是在保證工程質量的前提下，提高施工的便捷性，加快支護速度，同時降低安全風險，保障工程的施工進度，降低資源的投入，節約施工成本。優化思路是在溝槽支護施工前，通過對槽鋼進行改造，預先按照設計圖紙中橫向支撐位置及參數，對槽鋼進行開孔，增加圍檁的支撐及牽引裝置來解決上述支護不及時、不便捷的問題。

圖1 常規設計管道槽鋼支護斷面

圖2 優化后管道槽鋼支護斷面

2 管道基坑槽鋼支護優化

2.1 槽鋼優化處理

為保障溝槽深度開挖至50cm時，橫向[30槽鋼圍檁能夠進行安裝、加固，在施工前需對[20a槽鋼進行優化。主要采取的方式為在槽鋼上進行開孔及焊接Q235鋼板梯形角鐵(梯形角鐵上同樣做開孔處理)，梯形角鐵上底寬100cm、下底寬250mm、高180mm、厚度為20mm；同時在[20a槽鋼上頂部向下15cm處開孔，開孔直徑為40cm。豎向[22a槽鋼上開孔及焊接梯形角鐵的主要目的是為[30橫向槽鋼安裝時梯形角鐵能夠為橫向[30槽鋼提供支撐以及后期導鏈能夠保障放置在梯形角鐵上的[30槽鋼初步固定。

圖3 Q235鋼板梯形角鐵示意

2.2 增加橫向槽鋼牽引及固定裝置

豎向[20a槽鋼處理優化完成后，為保障橫向[30槽鋼固定在梯形角鐵上不會因外界干擾(震動、機械設備碰撞)而產生移動、掉落，擬采用導鏈(G80鏈條)通過[22a槽鋼頂部開孔部位與梯形角鐵上孔口相連初步固定[30橫向槽鋼，導鏈為橫向槽鋼安裝φ250鋼管提供便利(無需人工固定)。槽鋼支護、加固斷面見圖4。

圖4 槽鋼支護、加固縱斷面

2.3 調整[30槽鋼安裝方向

根據設計圖紙要求，明確了橫向固定[30槽鋼腿部安裝方向向外，[30橫向槽鋼安裝方向按圖紙方向進行施工時，若在施工中受外界碰撞、機械振動、對向橫撐安裝吃力不到位等外界因素干擾時，可能造成橫向φ250鋼管松動、脫落。

針對以上問題，在增加固定及牽引裝置外，調整橫向圍檁[30槽鋼腿部安裝方向，將原圖紙中[30槽鋼腿部向外調整為向內，以保證在φ250鋼管安裝時槽鋼腿部同樣能夠為φ250鋼管及可調節絲杠端部提供支撐，保證橫向支撐的穩定?？烧{節絲杠示意見圖5。

圖5 可調節絲杠結構

3 管道基坑槽鋼支護施工工藝

施工準備→槽鋼處理優化→槽鋼支護(施打)→溝槽開挖→兩側圍檁安裝→導鏈牽引、固定→橫撐安裝及加固。

3.1 施工準備

管道基槽施工時遵循先支后挖的原則，基槽開挖深度在1.5m～3.0m時基槽開挖支護時，豎向槽鋼采用[22a槽鋼，間距0.4m，設計橫撐采用φ250鋼管，水平方向間距4.0m，橫向槽鋼采用[30槽鋼。

加固在槽鋼支護前，提前在槽鋼頂部做開孔處理，槽鋼頂部距下部50cm處焊接梯形角鐵(角鐵縱向間距為2m設置一個)，角鐵材質采用Q235鋼板，角鐵中心也做開孔處理。

3.2 槽鋼支護

槽鋼施打采用GZB-600型液壓振動沉樁機，施打槽鋼以一個井段為作業單元，按基槽寬度在地面上施放出槽鋼樁中心線，現場采用8t汽車吊吊起槽鋼豎直，人工將槽鋼扶正對準位置，打樁機工具頭夾緊樁端后將槽鋼打入土中。

3.3 溝槽開挖

槽鋼支護施工完成后在開挖時采用反鏟分層垂直開挖，局部反鏟無法開挖的部位，人工開挖。在開挖過程中掌握好“分層、分步、對稱、均衡、限時”五個要點，遵循“豎向分層、縱向分段”和“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的原則[3]?；坶_挖分兩層進行，第一層開挖厚度為50cm，安裝第一道鋼圍檁和鋼支撐，待支護施工完成后開挖至比基槽底部設計高程高出20cm處，預留20cm保護層采用人工開挖。

3.4 管道支護、加固

待開挖至小于1m深度后，停止開挖進行支護，支護時清理槽鋼內側土體，采用導鏈穿過三角鐵開孔部位，然后將橫向槽鋼放置在三角角鐵頂部，采用導鏈牽引的方式進行初步固定，然后采用φ250鋼管進行對撐固定，鋼管一段采用調節絲杠進行調節、加固。

3.5 注意事項

為保證溝槽支護施工時的安全，應注意以下事項：

(1)在開挖時，嚴格參照設計圖紙要求，對管槽開挖的結構尺寸對應的布設支護形式。

(2)遵循“豎向分層、縱向分段”和“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的施工原則[3]?；坶_挖時根據地質情況可分數層進行，每層開挖至底部時應立即進行支撐。

(3)盡量保持樁的垂直并保持樁身在一條直線上。施打工程中要求槽鋼、鋼板樁垂直，保證其軸線位移不得大于50mm，垂直度不得大于2.5%。

4 技術先進性分析

增加橫撐支座及牽引固定裝置后，在實際運用過程中較傳統方式優勢明顯、施工更便捷、操作更簡單、提質增效效果顯著。具體優勢如下。

傳統支護是在豎向槽鋼施工完成后，開挖至50cm后縱向需采用縱向圍檁進行加固，基槽支護時均按照人工固定縱向槽鋼圍檁，左右側各2人固定[30a槽鋼后，另配備2名人員對橫撐進行安裝固定，外加2～3人進行輔助，基槽支護至少需要9人，深基坑內無法達到快速支護，存在較大的安全風險，且無法保證施工進度。

采用在槽鋼上焊接縱向槽鋼圍檁支座及開孔安裝牽引加固裝置，在基槽開挖完成后采用螺栓與橫撐連接支座進行固定，縱向槽鋼圍檁吊裝時單人指揮吊裝至支座部位，安排1人進行固定，兩端采用導鏈與槽鋼圍檁進行連接固定，另一端吊裝固定方式一致，當兩側吊裝、固定完成后，中間橫撐僅需1～2人即可安裝加固，且在施工過程中存在震動而影響對撐絲杠也無法將對撐絲杠震動脫落，在工字鋼上開孔及增加導鏈可多次重復利用，施工更加便捷。

5 結語

通過對傳統施工方法進行改進后，能夠大幅度地降低安全風險，加強槽鋼支護的可靠性，能較好地保護施工作業人員的安全；同時也可減少施工人員的投入，提高施工功效，加快施工進度，節約管理及施工成本。