鋼板樁在鐵路橋梁深基坑支護中的應用

張志強

（中鐵十二局集團第三工程有限公司，山西太原454100）

鋼板樁在鐵路橋梁深基坑支護中的應用

張志強

（中鐵十二局集團第三工程有限公司，山西太原454100）

結(jié)合蒙華鐵路龍門村跨黃韓侯鐵路特大橋承臺鋼板樁的實際施工情況，闡述了坑基支護的設計計算、施工順序和施工監(jiān)測與施工控制，說明只有科學合理地使用鋼板樁，才能夠最大程度地維護鐵路安全，為高效便捷的鐵路運輸打下堅實的基礎。

鋼板樁；鐵路橋梁；深基坑；應用

引言

鋼板樁在現(xiàn)代工程的應用還是較為常見的，相比于其他材料，具有防水效果顯著、密封性良好的特點，除此之外還能夠在一定程度上加快施工進度，更重要的是鋼板樁是一種能夠進行重復施工的材料，也是具有優(yōu)質(zhì)支護效果的材料。鋼板樁是板式支護結(jié)構(gòu)的一種，其工作原理是通過鎖口或者鉗口相互咬合來形成連續(xù)的鋼板樁墻。鋼板樁墻與打入地下的支護結(jié)構(gòu)和內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，抵抗周圍的土層壓力，確保地下工程能夠安全順利進行。在實際施工過程中，土地松軟是經(jīng)常遇見的現(xiàn)象，對土層的挖掘不合理就會影響深坑基對鋼板樁的固定作用，因此，在施工過程中要根據(jù)實際情況制定合理的挖掘方案，科學、合理的施工是保障工程質(zhì)量的基礎。

1 坑基支護的設計計算

在鐵路橋梁的施工中，最常用的鋼板樁設計有三種：無支撐和無拉桿的鋼板樁設計、帶有單層支撐的鋼板樁設計以及工作性能最好且應用最多的帶有多層支撐的鋼板樁設計。在具體的計算中一般選用1 m寬的鋼板，而且忽略土層和鋼板以及鋼板之間的摩擦力，但是要把計算結(jié)果向上圓整，保持足夠的安全深度。鋼板樁質(zhì)量滿足《熱軋U型鋼板樁》（DB42/T1035—2015）的規(guī)定和要求，圍檁材料質(zhì)量滿足相關規(guī)范要求。除此之外還要把坑基內(nèi)水壓力對鋼板樁所造成的負荷考慮在內(nèi)，計算出準確的最小的入土深度。帶有多層支撐結(jié)構(gòu)的鋼板樁設計其實是將其視為多跨連續(xù)梁來應用的，集中鋼板樁側(cè)面負荷于鋼板樁的受力面，這樣做的目的是檢查和計算鋼板樁支撐強度能否滿足要求。根據(jù)計算結(jié)果和土層的實際情況確定鋼板樁進入坑基的深度，一般情況下都會大于1 m，根據(jù)施工經(jīng)驗，為了實現(xiàn)更好的支護功能，通常會使鋼板樁上面寬度最大，然后向下逐漸呈遞減趨勢。

由于在施工中使用相同截面的鋼板樁較為方便，因此需要根據(jù)坑基底面以上各跨度進行等彎矩布置的方式，科學地確定各層鋼板樁之間的距離，并且出于支撐安全層面的考慮應該使各層鋼板樁的支撐力相等。在施工過程中，檢算工作是必不可少的，檢算時必須綜合考慮土層的質(zhì)量、基坑的開挖情況以及降水完成后等關鍵因素，而且還要計算在整個施工期間以及施工結(jié)束后拆除支撐后的受力情況和安全狀態(tài)。

2 施工順序

即使是鐵路橋梁的鋼板樁施工也存在不同的情況，本文中施工順序的介紹是以橋墩承臺基坑開挖并且是設有三層支撐的鋼板樁為例進行說明的。施工工藝的具體流程為：放置樣本進行定位，然后使用機械設備把鋼板樁打入地下，再把固定的鋼板樁逐層安裝用于支撐作用的圍檁，下一步就需要開挖坑基、澆筑坑基底板的墊層，等到底板干燥以后就需要把用于支撐的圍檁撤掉，進行承臺的施工，拆除中間的圍檁支撐之后把墩身進行澆筑，并對基坑進行回填，再拆除最上層的圍檁支撐，最后再使用設備拔出鋼板樁，就完成了整個施工過程。

2.1 鋼板樁的施工

1）鋼板樁插打方法分為三種：逐塊（組）插打；先插合攏后再打；開始的一部分逐塊插打，后一部分則先插合攏再打。2）插打前，清除鎖口內(nèi)的雜物，涂以黃油、粘土、干鋸末等混合物，以減少插打時的阻力，并增強防滲能力。組拼樁時應用油灰和棉絮捻塞拼接縫。在各式各樣的鋼板樁施工一般會選擇防水閉合性能較好的屏風式打樁法，具體的方法為先把多根鋼板樁按照樣本定位插入土層中一定的深度，這是對鋼板樁進行簡單的固定，然后用樁機反復地對每個鋼板樁進行錘擊，一開始是把一到兩根的鋼板樁打入土層到計算的深度，然后再把中間的鋼板樁順次打入，這樣做的目的是防止個別鋼板樁出現(xiàn)轉(zhuǎn)動或者是傾斜的問題，需要注意的是要把圍護結(jié)構(gòu)設計成閉合環(huán)。準確地利用樣本進行定位工作，這對后期的施工具有一定的指導作用，利用安裝的圍檁對鋼板樁進行導向。這不但要求在施工中要精確操作，還對產(chǎn)品的質(zhì)量提出了嚴格的要求。不論任何階段出現(xiàn)問題，必然會對后續(xù)的工程進度和總工程的質(zhì)量造成影響。做好這些工作的同時，還要確保鋼板樁的完整和平順，以及時時檢算圍檁的密封狀態(tài)，具體的操作為使用人力或者是卷揚機拖動一段同型號的較短的鋼板樁，對與其連接的鋼板樁的鎖口進行檢查，根據(jù)鋼板樁出現(xiàn)的不同狀況及時進行處理和整修。

2.2 圍檁的支撐施工

開挖坑基需要先對土層進行支撐，避免出現(xiàn)坍塌的意外狀況。施工人員應該經(jīng)過計算，測算出合理的支撐位置，并設置好上部的圍檁做好安全保護工作。施工過程中，決不能使鋼板樁與圍檁出現(xiàn)空隙，如果不慎出現(xiàn)空隙，必須使用混凝土充分填實，確保每一根鋼板樁與圍檁互為依靠、互為支撐，這樣才能受力均勻，組合結(jié)構(gòu)的支撐能力才能最優(yōu)化，而且這是前期計算的基礎。在坑基底層鋪設混凝土墊層要根據(jù)計算結(jié)果，鋪設強度、厚度都達到要求的混凝土，等到檢驗合格之后，再拆除第三道圍檁進行承臺混凝土的施工。承臺混凝土的強度達到要求之后，才能夠拆除模板，用黏土充分填實承臺與鋼板樁之間的空隙，而且需用機械設備對填土進行不斷地夯實，直到填土高度達到承臺頂標的高處才能夠拆除第二道圍檁支撐。最后一步就是進行墩身的施工，墩身施工要求跟承臺相同，施工完成之后的基坑回填土也需要進行夯實，在拆除第一道圍檁支撐之后才能夠拔除鋼板樁，完成整個工程的施工。

3 施工監(jiān)測與施工控制

3.1 施工監(jiān)測

不管從事什么行業(yè)的工作，安全總是放在第一位的。進行鋼板樁的施工，要時刻觀測記錄鋼板樁的位置變化，這既是為了保障工程安全，也是出于對施工效率的考慮。一般情況下，進行鋼板樁監(jiān)測要選擇具有代表性位置的控制點，表現(xiàn)為穩(wěn)定且相對較遠，主要觀測的內(nèi)容是支護結(jié)構(gòu)的豎直和水平方向的位移。除此之外，還要注意周圍建筑物的相關變化情況。要將監(jiān)測結(jié)果與坑基開挖之間的檢測結(jié)果進行對比，為了使測算結(jié)果更有說明性，一天至少進行兩次測算，而且假設兩次測算結(jié)果存在較大的差距就需要再多進行幾次測算，確認是否存在危險狀況。假設出現(xiàn)惡劣天氣，例如暴雨、颶風等，就必須保持連續(xù)監(jiān)測，絕對不能應付了事，因為這對于評價支撐結(jié)構(gòu)具有重要意義。

3.2 施工控制

現(xiàn)行的國標鋼板樁設計要求對拉森樁支護的設置、垂直度、標高出現(xiàn)位移和偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象要求極為嚴格，水平軸線和垂直軸線方向最好不要超過50 mm，而且垂直度的偏差不能超過1°。一般采用油壓千斤頂頂壓或者是火烘的辦法對產(chǎn)生彎曲變形的鋼板樁進行處理，處理好之后，做好圍檁支架用來保障鋼板樁能夠垂直地打入土層，假設想要防止鋼板樁出現(xiàn)位移，可以在打樁進行的方向上的鎖口處設置一塊卡板。如果因為鋼板樁質(zhì)量問題或者是操作問題出現(xiàn)鋼板樁打入時傾斜的意外，這會對后面的封閉工作有一定的影響，不過也可以通過異形板樁或者是軸線封閉法來進行矯正。

基坑周圍要設置安全圍欄、安全標語和安全警示標志，上下基坑要設置安全爬梯，夜間施工還要設置足夠的照明設備。施工機械設備使用前要進行強制性地安全檢查，加強保養(yǎng)，使其保持良好的工作狀態(tài)及具備完好的安全裝置。機械設備要按照規(guī)定周期進行檢修和例行保養(yǎng)。所有機械設備的操作人員都要經(jīng)過嚴格培訓，持證上崗，并嚴格遵守操作規(guī)程，嚴禁違章作業(yè)。

4 結(jié)語

鋼板樁支護體系在鐵路建筑中的應用是十分廣泛的，它具有實用性強、支撐效果好等特點，而且還會節(jié)省一定的人力物力和施工空間。在施工中，要做到操作規(guī)范，減少對鋼板樁的破壞，尤其是要注意打入和拔出的專業(yè)操作，充分發(fā)揮其循環(huán)使用的價值。在松軟土層進行施工時，要進行嚴格的計算，做好支撐工作，做好施工監(jiān)控工作，嚴防出現(xiàn)不必要的危害。

（編輯：王紅霖）

Application of the Steel Sheet Pilein Deep Excavation of Railway Bridge

Zhang Zhqiang
（No.3 Construction of Railway No.12of China Railway，Taiyuan Shanxi454100）

Combining the actual situation of the steel sheet pile cofferdam construction of the large bridge，this paper expounds the base pit supporting the design calculation，construction sequence and construction monitoring and control，only scientific and rational use of steel sheet pile，to maximize the maintenance of railway safety to lay a solid foundation for efficient and convenient railway transportation.

steel sheet pile；railway bridge；deep excavation；application

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.14.25

U445.551

A

2095-0748（2016）14-0055-02

2016-05-20

張志強（1985—），男，山西翼城人，大專文化，畢業(yè)與山西交通職業(yè)技術學院工程監(jiān)理專業(yè)，現(xiàn)任中鐵十二局蒙華鐵路11標段項目經(jīng)理部一工區(qū)工區(qū)副總。