鋼板樁在深基坑工程中的應用

郝書文

(中鐵二十局集團第四工程有限公司， 山東 青島 266000)

1 工程概況

鄭萬鐵路橋梁管段起止里程為DK 138+17 6.020-DK146+763.820,全長8555.1m;橋梁布置為0#臺-265#墩共計265跨。

管段內根據(jù)圖紙設計及現(xiàn)場實勘,北汝河特大橋16-22#、4#-27#、46#、47#、60#、68#-70#、73#-104#、116#、117#、129#、135#、151#、182#、191#、192#、197#、210#、229#、245#、246#、253#、256#墩靠近等級公路及穿越村莊等地段采用鋼板樁支護施工;75#-104#、245#、246#墩開挖深度為5m-6.9m不等,采用鋼板樁支護施工。

地質特征：從橋址所選區(qū)域地質資料及鉆探結果顯示，該區(qū)域地層比較復雜，根據(jù)地質年代及成因分析，可劃分為：第四系人工填土層，第四系上更新統(tǒng)沖洪積形成的圓礫土、砂類土及黏性土層，下伏基巖第三紀泥質泥灰?guī)r、含礫砂巖、泥質砂巖層。

據(jù)分析可知，松軟圖是該區(qū)域內不良地質層，普遍分布有細砂、粉砂、黏土及粉質粘土，強度較低，壓縮性較強，容易產生大的不均勻沉降，工程特性較差。

2 深基坑的定義

深基坑是指開挖深度超過5米(含5米),或深度雖未超過5米,且工程具有周圍環(huán)境復雜、地質條件差及地下管線復雜的特點。

2.1 深基坑施工總體方案

從施工工序方面劃分，深基坑工序可分為：根據(jù)現(xiàn)場實際情況制定深基坑開挖、支護方案—深基坑開挖施工準備—基坑開挖—基坑支護與排水—基坑安全防護—基坑整理—基坑檢驗。

2.2 深基坑施工方案及施工工藝

2.2.1 工藝概述

根據(jù)現(xiàn)場施工情況,管段內深基坑開挖支護結構最終選擇Ⅳ型拉森鋼板樁。該樁結構應用履帶式液壓挖土機液壓振捶夯打，需要注意的是，在施工前，對承臺結構、地線管線分布需要先進行核實與熟悉，對支護樁中心線準確定位，對打入精度也要準確控制。其中16-22#、24#-27#、46#、47#、60#、68#-70#、73#、74#、256#116#、117#、129#、135#、151#、182#、191#、192#、197#、210#、229#、253#基坑深度小于3m周圍不能采取放坡開挖，先插打型鋼后垂直開挖，型鋼需伸入基底2m以下，無需設內支撐，85#、100#基坑深度小于5米，周圍無堆載物，基坑采用拉森鋼板樁支護，采用一道內支撐。75#-84#、86#-99#、101#-104#、245#、246#基坑深度大于5米并且75#、84#、245#、246#基坑周圍有堆載物，為避免堆載物對基坑穩(wěn)定性帶來影響，支護結構應用拉森鋼板樁，通過一道固定內支撐與坑底加設一道臨時支撐結構，進行混凝土封底施工；采用八字形斜撐雙拼200×200mmH型鋼作為圍檁結構。

支護完成后繼續(xù)進行基坑開挖,如基坑開挖中出現(xiàn)出水情況,將在基坑開挖過程中采取根據(jù)現(xiàn)場情況選用降水方式進行處理;

2.2.2 施工工藝

主要工藝流程見鋼板樁施工工藝流程圖;

2.2.3 施工方法

（1）鋼板樁選用

采用拉森Ⅳ型鋼板樁(B＝400mm,H=125mm,t＝13mm),考慮地質情況和開挖深度的需要以及計算，選用12m、 9m和6m長度的鋼板樁。

（2）鋼板樁處理

施工前，對鋼板樁質量進行嚴格檢查，主要針對鋼板樁是否存在變形、扭曲及缺損進行檢查，嚴禁不合格鋼板樁進入施工現(xiàn)場。

（3）平整場地

施工前，對施工場地進行平整，確保后續(xù)測量放樣、施工機械工作能夠順利開展。

（4）測量定位

在場地平整好以后，對鋼板樁的插打位置準確進行測量，嚴格按照設計尺寸進行，用白灰先灑出樁位輪廓線，便于準確插打。

（5）插打鋼板樁

在插打鋼板樁時，按照逐片插打的原則，對偏移逐漸糾正直到合攏，在插打時，利用吊車或挖掘機附帶鋼絲繩吊起鋼板樁后，然后將鋼板樁利用液壓振動錘夾板夾住并準確定位后，嚴格按照沿承臺四周各邊外放1.2m的原則進行插打。為避免插打位置出現(xiàn)偏差，從兩個相互垂直的方向對第一篇鋼板樁同時進行控制，然后以此為依據(jù)向兩遍逐一插打?？紤]到本工程水位較高，對轉角處進行插打時，采用特制角樁，確保承臺鋼板樁處于同一個整體結構中，同時也達到止水的效果。

（6）鋼支撐結構形式

鋼板樁支撐的最主要作用是保證了基坑開挖及樁的安全性。完成沉樁以后，將橫梁安裝標高位置分別于基坑大于5m的深基坑距鋼板樁頂1.5m位置和基坑小于5n的深基坑距鋼板樁頂向下1.5m位置，用12個2cm厚鋼板牛腿進行焊接，每邊3個；完成焊接后，內部圍檁安裝采用I36工字鋼，對向用I36工字鋼支撐，用I36工字鋼于圍檁四角焊八字形對撐。深基坑如果大于5m，底部臨床安裝鋼立柱支撐，并用混凝土封底，待混凝土強度達到75%后將鋼柱支撐拆除，然后進行承臺施工。

（7）鋼板樁拔除

完成基礎施工后，將基坑內的積水徹底抽干，用干粘土回填基坑，注意回填時分層夯實直至基礎層，待回填土完成沉降至穩(wěn)定后，將鋼板樁采用打樁機依次拔除，對樁孔用細砂填縫。

（8）施工注意事項

①施工過程中，為確保施工質量，全程序設置專職安全員旁站，各工序檢查質量合格后方能進入下一道工序，對施工中存在的問題及時發(fā)現(xiàn)并提出整改意見；②施工操縱時，機械作業(yè)范圍、施工人員、材料堆放要嚴格按照現(xiàn)場要求，設備機械保證安全穩(wěn)固；③在施工過程中，機械作業(yè)范圍內及基坑內不能站人。

2.3 深基坑開挖施工工藝

深基坑開挖施工工藝流程見下圖。

對深基坑開挖專項方案依據(jù)支護方案、深基坑開挖的原則進行詳細制定，嚴格按照施工方案做好施工準備工作，并開展施工。

2.3.1 施工準備

開挖基坑之前，首要工作是施工測量，主要包含基礎縱橫邊線測量、墩臺中心樁測量、中線測量及臨時水準基點測量等，此外，對斷面也要做好測量，對所有測量項目及結果進行檢查確認無誤后，才能正式進入施工階段。

對橋梁墩臺基礎中心位置及縱橫向中線利用全站儀進行定位，在縱橫中線各端設置至少兩個方向控制樁及護樁，需要注意的是樁位應選擇在基坑開挖范圍外，穩(wěn)定地點。

對基坑開挖邊線依據(jù)設計要求及十字線進行確定，對十字線及角交處邊線的樁點進行確定，從而使基坑開挖范圍得到確定。

2.3.2 基坑開挖

由于本工程中水位較高，所以在基坑開挖前，需要先進行降水施工，做好抽水導流工作，在水位控制到設計基底下0.5m以后，即可組織人員、設備開始進行基坑開挖作業(yè)。

按照基礎模板安裝及排水需要，應該在基坑地面預留出集水井及四周排水位置，為防止周邊水流進入基坑，需要在基坑周邊適當位置處設置截水溝，并進行導流。

挖土和支撐的架設施工過程必須緊密配合，土方施工要求分層均勻高效，第一層開挖至第一道支撐處，進行支撐的安裝，支撐安裝完成后進行第二層的開挖，第二層挖至臨時支撐處進行臨時支撐的安裝，安裝完成后進行第三層開挖，在土方開挖中，應該在安全保證的基礎上，迅速進行支撐，且要求支撐結構在最短的時間內需達到預緊力與整體剛度，快速創(chuàng)造工作面，對維護體系在受力后形變程度進行有效控制。施工中，保證及時施加支撐，嚴禁超挖現(xiàn)象發(fā)生，確保支護結構受力處于穩(wěn)定狀態(tài)。

長臂挖掘機是基坑開挖中應用的主要機械設備，開挖中，嚴禁挖掘機齒斗碰、掛鋼板樁和內撐，挖掘不到位的采用人工配合開挖;基底避免超挖,使用機械開挖時,不得破壞基底土的結構,在設計高程以上20cm由人工開挖。

在開挖過程中,隨時檢查地質情況變化,開挖過程中，為了避免出現(xiàn)超挖情況，要隨時進行檢查與測量，避免出現(xiàn)超挖后回填方量導致工程量增加。

結合該工程所處地質環(huán)境及氣候條件，基坑開挖施工宜選在少雨季節(jié)或枯水季節(jié)；在開挖過程中，要保證施工的連續(xù)性，不能間斷，在開挖深度達到設計高程后，對基坑進行全面檢查，待檢查合格后，對于＞5m的深基坑應立即進行封底施工,封底時在鋼板樁內側支模，封層采用C20砼,為保證基底排水溝的深度，混凝土厚度控制在20cm以上，待混凝土強度達到75以上后，將臨時鋼柱支撐拆除，進行后續(xù)施工。

2.4 基坑排水施工工藝

基底明溝法排水，基底明溝排水示意見下圖。

如果在開挖過程中，基坑出現(xiàn)滲水情況時，排水可采用明溝法進行；將集水槽及集水坑設置在坑底四周，使基坑滲水匯集后用水泵抽出。

沿基底四周基礎范圍以外抹流水槽，寬度30cm，縱坡為1%～5%;通常在下游位置設置集水坑，數(shù)量1個或多個，深度一般低于進水高度且大于0.7m，集水坑邊長不小于0.6m，對排出的水用水槽或水管引流至遠處。

3 變形觀測

3.1 監(jiān)測方法

于便道坡腳側及鋼板樁裝訂設置監(jiān)測點，由專人定期對監(jiān)測點高程及平面位置進行測量，如果發(fā)現(xiàn)沉降數(shù)據(jù)或邊坡位移數(shù)據(jù)異常，則要立即按照預案措施進行處理，如果情況比較緊急，則應限行便道通行，在危險徹底排除后，通行才可恢復。

3.2 沉降點埋設

在松軟地基上可挖20-50cm深的孔,豎直放入φ20mm的鋼筋,鋼筋和孔壁之間填充水泥砂漿,鋼筋頭露出地面1cm左右,并在鋼筋頂面刻 “十”字作為測點。

4 結束語

對于地下管線及建筑物施工存在水位高，易滲透，埋深達五米，土質差周邊又有建筑物，無條件采用大開挖放坡的情況下均可考慮鋼板樁支護施工。大部分市政道路及橋梁工程施工存在上述情況，所以深基坑采用了鋼板樁支護，效果非常好，歸納總結；鋼板樁施工方便簡單、施工安全性高、質量控制容易、施工快，現(xiàn)場整潔。另外，鋼板樁可以重復使用，節(jié)省投資。

[1]羅新文.鋼板樁在橋梁深基坑支護中的應用[J].土工基礎，2015，29（6）：15.

[2]JGJ120—2012建筑基坑支護技術規(guī)程[S].

[3]田陵君,李平忠,羅燕.長江三峽河谷發(fā)育史.成都:西南交通大學出版社,1996(69～70).

[4]潘別同,黃潤秋.工程地質數(shù)值法.北京:地質出版社,1994(191～197).