紧邻基坑侧坑中坑钢护筒沉井绿色施工技术

杨永宁，徐红海，高顺成（上海建工五建集团有限公司， 上海 200062）

1 工程概况

1.1 建筑结构

沪苏大丰产业联动集聚区园区产业服务中心建设项目位于江苏省盐城市大丰园区内，北临新华大赛河及 40 m 宽通港大道，南临 20 m 宽在建临港路，西临 30 m 宽海丰路，东侧为农田，现为荒地。

工程建设总用地面积 18767.00 m2，基坑面积 15200.00 m2，建筑总面积 43097.97 m2，其中地上 29274.52 m2，地下 13823.45 m2。工程包括 1 栋 11 层 1 号楼、1 栋 6 层 2 号楼、1 栋 3 层 3 号楼以及满铺地下 1 层的地下车库。

本工程地下室为框架结构，基础底板厚度为 500～ 700 mm，混凝土 C35；上部为钢结构。图 1 为项目平面图。

图1 项目平面图

1.2 基坑地质和围护

1.2.1 基坑地质

建筑场地地处苏北滨海平原区，本区地貌单元为滨海平原。本工程基坑开挖深度在 3A 层砂质粉土（Q4 m）:灰色，稍密，很湿，局部夹少量黏性土团块，土质欠均匀；场区局部分布，厚度 0～2.50 m，平均 1.48 m；层底标高为 －2.90～－1.30 m，平均 －2.18 m；层底埋深 4.50～6.40 m，平均 5.25 m。本工程基坑侧边深坑开挖位于 3A 层砂质粉土。

1.2.2 基坑围护

本工程基坑安全等级为二级，重要性系数为 1.0，环境保护等级为三级；地下室普遍开挖深 5.2 m，基坑侧边集水井处挖深 6.55 m，局部电梯井开挖 9.15 m。

本基坑北侧、东侧与西侧采用二级放坡开挖，坡面采用内置钢筋网喷射混凝土；南侧距离正在施工的临港路较近，采用拉森钢板桩支护。南侧集水井局部深坑采用水泥搅拌桩加固及钢沉井护筒，保护开挖稳定性。图 2 为基坑围护平面图，图 3 为钢护筒沉井位置图。

图2 基坑围护平面图

图3 钢护筒沉井位置图

2 工程难特点分析

2.1 基坑施工要求

本工程基坑面积约 15200 m2，地下室普遍开挖深 5.20 m，贴边集水井处挖深 6.55 m，局部深坑处挖深 9.15 m，属深基坑项目，尤其在南侧在建临港路基坑边坡变形控制要求高。开挖深度范围内包含不同土层，土层变化大、开挖条件复杂。

2.2 坑中坑紧邻基坑侧边

在基坑南侧有 4 个坑边集水井，且紧邻坑边，又为坑中坑施工，开挖深度 6.55 m，施工风险较大；基坑施工阶段实际的红线已经在计划红线外侧，占用南侧的在建道路人行道、非机动车道；在建道路与本工程分属不同项目且在建道路与本工程同步施工。

2.3 多种围护形式比选

依据现场实际情况，针对紧邻在建道路坑中坑的围护体系，比选了几种方案。钢护筒沉井有较多优势，如施工周期短，围护施工质量容易保证，深坑施工安全风险较小，施工成本控制有一定优势等优点。钢护筒沉井本身的整体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载。

3 工艺实施

3.1 施工流程

钢护筒沉井制作→施工放样与定位→井内外降水、排水→钢护筒就位→钢护筒内土方开挖→沉井下沉（边下沉边观测）→纠偏措施→沉至设计标高→核对标高、观测沉降稳定情况→浇筑沉井内封底混凝土垫层→沉井内结构施工。图 4 为施工工况，顺序（a）～（d）。

图4 施工工况

3.2 钢护筒沉井制作

3.2.1 钢护筒沉井制作

（1）材料：5 mm 厚钢板，16 号工字钢。

（2）钢护筒沉井内部尺寸根据现场实际所需大小，四周为每边 5 根 16 号工字钢背楞与上口围檁 4 根16 号工字钢及下口围檁 4 根 16 号工字钢焊接而成，钢沉井外包 5 mm 厚钢面板。

（3）钢护筒底部由 4 根 16 号工字钢水平斜撑支撑，保证沉井底部稳定，斜撑与下口围檁焊接顺序可为先在外部将 4 根斜撑切割焊接成需要尺寸，然后平放进钢护筒并与下口围檁焊接连接，焊接过程中需要采用满焊的方式。

图5 为钢护筒沉井侧面图，图 6 为钢护筒沉井底部平面图，图 7 为钢护筒沉井焊接节点图。

图5 钢护筒沉井侧面图

图6 钢护筒沉井底部平面图

图7 钢护筒沉井焊接节点图

3.2.2 施工放样与定位

（1）在钢护筒沉井施工之前，按照图纸所示坐标及尺寸，放出沉井边线，洒灰线标明。

（2）并测设临时水准点，作为钢护筒沉井施工过程高程控制依据。

3.2.3 井内外降水、排水

地下水位较高或坑中坑较深时，采用管井降水。在沉井外设置管井，安排潜水泵进行降排水，必要时在沉井内设置管井，确保降水高度在沉井底板面 0.5 ～1 m 以下。

3.2.4 钢护筒就位

（1）在基坑首层土开挖完成，且降水达到要求后，用吊机将钢护筒吊至已放好线的指定位置。

（2）在吊装过程中，需要注意，保证钢护筒平稳放置就位。

3.2.5 钢护筒内土方开挖

（1）在钢护筒就位后，需选用合适的挖机，进行筒内土方开挖，在开挖过程中，施工机械与基坑需保持安全距离，避免对基坑造成侧压，防止钢护筒应土体压力导致变形。

（2）在钢护筒内土方开挖过程中，需要严格控制筒内土方开挖的深度，每次开挖从钢护筒中间开始逐渐挖向四周，每层挖土厚度必须控制在 50 cm 以内。

（3）在开挖至钢护筒底部时，需在钢护筒壁周边保留 20～30 cm 土堤不进行开挖，然后再从钢护筒中间开始逐渐挖向四周，当土层经不住钢护筒的挤压而破裂时，钢护筒便在自重的作用下挤土下沉。

（4）井内挖出的土方应及时外运，不得堆放在基坑旁，以避免造成钢护筒偏斜或位移。

（5）如确实需要在场内堆土，堆土地点应设在钢护筒下沉深度 2 倍以外的地方。

（6）井内土方挖运实行人机同时作业时，必须加强对井下的操作工人的安全教育和培训，强化工人的安全意识，并落实安全防护措施，以防止事故发生。

3.2.6 沉井下沉（边下沉边观测）

（1）在土方开挖到钢护筒过程中，钢护筒如能自行下沉，需要加强对钢护筒下沉量的控制，保证钢护筒稳步下沉。

（2）钢护筒如无法自行下沉，需使用机械协助钢护筒进行下沉。

（3）在钢护筒下沉过程中，为了减小钢护筒下沉时摩擦阻力，可以进行表面刷脱模剂处理，保证沉井井壁光滑。

3.2.7 纠偏措施

（1）在钢护筒下沉过程中，需要根据钢护筒自沉情况考虑是否需要机械辅助下沉。

（2）下沉过程中，需要注意控制钢护筒稳定、不倾斜，如发生倾斜需要及时调整。

3.2.8 沉至设计标高

（1）在钢护筒下沉近设计标高时，井内土体的每层开挖深度应≤30 cm 或更薄些，以避免钢护筒发生倾斜。

（2）钢护筒下沉至设计底标高 10 cm 左右时应停止挖土，让钢护筒依靠自重下沉到位。

3.2.9 核对标高、观测沉降稳定情况

（1）当钢护筒下沉至设计标高后，用水准仪对沉井底标高进行核对，严禁超挖。

（2）开挖下沉保证定时定点监测位移及沉降量，保证施工质量可控。

3.2.10 浇筑沉井内封底混凝土垫层

对钢护筒沉井底标高核对无误后，及时对沉井内浇筑混凝土垫层进行封底。

4 实施效果

4.1 施工成本分析

通过工程实践，基坑施工安全可靠，项目目前已竣工。从经济效益成本分析表可以得出结论，对于单个坑中坑支护用该施工工艺相对于传统施工方法节省 1081 元，该工程共计 4 个相同条件坑中坑支护，共节约成本 1081 元×4＝4324 元；如果运用数量较多，经济效益更加明显。成本分析见表 1。

表1 成本分析表

4.2 社会效益

与传统施工过程中水泥土搅拌桩支护、SMW 桩支护等围护方案进行比较，钢护筒沉井施工方便，基坑支护与土方开挖同时进行，避免了一系列繁琐的工序，且制作与施工简单，加快了施工进度。钢护筒沉井随挖土进入基坑底，不仅支护结构，还作为建筑结构的基础，能够始终承载水平和竖向力，有效保证了工程的质量。

钢护筒在施工现场提前制作好，沉井之前进行检查验收，不再像传统排桩在土里成桩，避免了成桩质量的不确定性，保证了支护结构的质量。坑内挖土时对基坑边的土体无扰动，且钢护筒为四周完全封闭的筒体，避免了基坑开挖过程中的流砂坍塌，进而确保了基坑支护的安全性。

在沪苏大丰产业联动集聚区园区产业服务中心建设项目深基坑支护工程中使用后效果良好，达到了预期的目的，工程质量安全受到了建设单位和监理单位的一致好评，取得了良好的社会效益。

5 结语

（1）由于前期的充分策划与研究，所以为今后类似基坑工程案例提供较好的借鉴作用，尤其是紧邻基坑边有在建项目的坑中坑工程。

（2）本施工工艺申请到了一项企业级工法：深基坑钢护筒沉井施工工法。