工字鋼樁聯(lián)合集水明排技術(shù)在流砂地質(zhì)基坑開挖中的應(yīng)用

鞏東臣（中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司，山東 青島 266061）

工字鋼樁聯(lián)合集水明排技術(shù)在流砂地質(zhì)基坑開挖中的應(yīng)用

鞏東臣
（中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司，山東 青島 266061）

摘 要：本文以新建山西中南部鐵路通道嘶馬河特大橋樁基承臺(tái)基坑開挖為實(shí)例，簡(jiǎn)要介紹工字鋼樁聯(lián)合集水明排技術(shù)在基坑開挖中的應(yīng)用。實(shí)踐表明，一定條件下該方法可以起到穩(wěn)定邊坡、排降水和控制流砂的作用，施工方便，節(jié)約資源，施工速度快。

關(guān)鍵詞：基坑；工字鋼樁；集水明排

一、工程概況

嘶馬河特大橋橋14#~26#墩靠近河道，樁基承臺(tái)基礎(chǔ)長(zhǎng)11.1m，寬8.1m，地表以下2m~6m之間為砂土，2m以上為普通黏土，基坑開挖過程中出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，基坑局部垮塌，超出征地紅線，帶來施工干擾、成本增加，并且無法繼續(xù)施工，給施工帶來難度。

二、原因分析

基坑施工時(shí)王家莊村連續(xù)農(nóng)田灌溉，加上河道補(bǔ)給，地下水位上升至地面以下2m位置，地表以下2m~6m位置為砂土地質(zhì)，吸水飽和后重度加大，加之動(dòng)水壓力影響，土體抗剪強(qiáng)度急劇降低，形成流砂現(xiàn)象，造成基坑邊坡失穩(wěn)，繼而垮塌淤埋。

三、方案選擇

首先受場(chǎng)地限制，繼續(xù)放坡開挖已經(jīng)不可能，必須增加基坑開挖圍護(hù)結(jié)構(gòu)；其次基坑開挖遇地下水影響，必須解決排降水問題?？紤]到實(shí)際工程中為臨時(shí)性支護(hù)結(jié)構(gòu)，要求施工方便快捷，且基坑面積小，挖深不大，場(chǎng)地有限，我們初步選定工字鋼樁、鋼板樁兩種方案。鋼板樁技術(shù)成熟、止水性好，施工方便、工期短等特點(diǎn)使其在具體工程中廣泛應(yīng)用。但鋼板樁為成品，機(jī)械設(shè)備要求高，考慮到現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備、庫存材料、基坑數(shù)量、施工條件和施工成本等因素，我們最終確定工字鋼樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

懸臂工字鋼樁剛度大、強(qiáng)度高，現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)情況下采用220挖機(jī)即可靜壓入土，垂直度易于控制，施工精度高。加之，基坑挖深不大，工字鋼樁埋深淺，抵抗的主動(dòng)土壓力較小，不必增加橫向支撐、圍檁等支撐結(jié)構(gòu)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化，施工方便快捷。而且頂部為2m厚普通黏土層，可以在插打工字鋼樁前提前將其放坡剝離，以繼續(xù)減小土體對(duì)工字鋼樁的主動(dòng)土壓力，亦可節(jié)省工字鋼用量?？紤]到基坑面積較小，用材不多，而且還要多次周轉(zhuǎn)使用，我們排除了樁間插入木板的施工工藝，采用工字鋼排樁的施工工藝，施工速度加快，可靠性加強(qiáng)。工字鋼排樁止水效果沒有鋼板樁好，但根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水文觀察情況和開挖深度，可以通過基坑底四周明溝、集水井排水體系予以解決。

四、方案實(shí)施

1 工藝流程。施工準(zhǔn)備→測(cè)量定位→放坡剝離頂部2m厚普通黏土層（留設(shè)挖機(jī)上坑坡道）→精確定位工字鋼樁施打輪廓→打入支護(hù)工字鋼樁→順序開挖砂層基坑（提前預(yù)留集水井位置，分層開挖，隨時(shí)抽排水）→補(bǔ)打坡道下工字鋼樁，工字鋼樁閉合→挖機(jī)于基坑外開挖剩余土方

2 施工準(zhǔn)備。（1）按照基坑施工要求，清除地面堆土及妨礙基坑開挖的障礙物。（2）備好基坑開挖的挖掘機(jī)械、運(yùn)渣汽車、抽水機(jī)。庫存9m長(zhǎng)定尺I18工字鋼，切割成4.5m長(zhǎng)，一端尖端處理，另一端割一圓孔，用于系掛鋼絲繩。

3 測(cè)量定位?；娱_挖前做好施工測(cè)量工作，計(jì)算并測(cè)定開挖線和承臺(tái)輪廓線，設(shè)置臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，并做好基坑變形監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

4 放坡剝離頂部2m厚普通黏土層。采用220挖機(jī)1：1放坡開挖表層2m厚普通黏土覆蓋層。挖機(jī)可在基坑范圍內(nèi)外合適位置操作，注意開挖位置，避免超挖造成浪費(fèi)和邊坡不規(guī)則。

5 精確定位工字鋼樁施打輪廓。重新復(fù)核基礎(chǔ)輪廓線，考慮足夠的排水溝空間和施工作業(yè)面需求，定出集水井位置，確定工字鋼樁施打輪廓，

6 打入支護(hù)工字鋼樁。挖機(jī)于基坑外邊緣作業(yè)，兩人配合挖機(jī)靜壓工字鋼樁，一人用吊環(huán)將鋼絲繩的一端系于工字鋼一端的圓孔，另一端固定在挖機(jī)的挖斗上，將工字鋼吊運(yùn)到插打位置，穩(wěn)定后，另一人將工字鋼扶穩(wěn)，然后挖斗下移，用挖斗底部平壓工字鋼頂部，下插50cm后，人離開，由挖機(jī)自行下壓工字鋼至設(shè)計(jì)位置，工字鋼樁埋入基坑底2m，頂部與放坡坡腳平齊，施工時(shí)挖機(jī)司機(jī)應(yīng)注意靜壓工字鋼技巧，發(fā)現(xiàn)工字鋼偏移跡象及時(shí)自行糾正，保證工字鋼插打垂直度小于1%。

7 順序開挖砂層基坑。當(dāng)工字鋼樁插打成U形輪廓后，僅剩挖機(jī)上下坡道缺口位置時(shí)，挖機(jī)下到基坑左線邊，由基坑左線至右線順序局部分層開挖，保證基坑內(nèi)土方在挖機(jī)臂長(zhǎng)有效作業(yè)范圍內(nèi)。開挖基坑有滲水時(shí)，采用明溝法排水。沿坑底四周基礎(chǔ)范圍以外挖排水溝和集水坑，匯集基坑滲水，然后用水泵排除坑外。排水溝、集水坑的大小，主要根據(jù)滲水量的大小而定，一般排水溝深不小于0.3m，底寬應(yīng)不小于0.3m，縱坡為1%~5%。集水坑設(shè)在下游位置，最小邊長(zhǎng)0.6m，深度應(yīng)大于0.7m，成型后可于底部鋪設(shè)碎石反濾層，避免淤埋。水泵可選相應(yīng)抽水量的潛水泵，抽水能力應(yīng)為滲水量的1.5倍~2.0倍，基坑排出的水要以水管遠(yuǎn)引。

8 補(bǔ)打坡道下工字鋼樁，工字鋼樁閉合。當(dāng)開挖至剩余坡道處土方時(shí)，挖機(jī)開行至基坑范圍外，挖除挖機(jī)上下坡道，插打剩余工字鋼樁，實(shí)現(xiàn)工字鋼樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)閉合。

9 開挖剩余土方。挖機(jī)挖除剩余土方，修整邊坡，基坑內(nèi)排水溝閉合，梳理排水溝，保證排水通暢。

結(jié)語

（1）通過工字鋼樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)聯(lián)合集水明排技術(shù)的應(yīng)用，基坑滲水隨著基坑開挖面的下降而下降，最終坑壁上部的砂層排水固結(jié)，滲水路徑得到加長(zhǎng)，水力坡度減小，動(dòng)水壓力緩解，流砂現(xiàn)象得以控制，基坑成功開挖。

（2）地下水通過工字鋼樁下部滲流到排水溝，然后匯集到集水井，通過水泵排出基坑。水流基本上為清水，工字鋼樁同時(shí)起到了反濾層的作用，使得土坡基本穩(wěn)定，沒有發(fā)生較大位移和沉降。

（3）通過有效的施工組織，一般情況下，基坑的回填周期控制在7天以內(nèi)，在基坑條件惡化之前得以回填。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號(hào)：U44

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