富水砂卵地層深基坑鋼板樁施工技術(shù)研究

陸小利

【摘 要】科學(xué)技術(shù)伴隨經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而不斷進(jìn)步，隨著建設(shè)領(lǐng)域規(guī)模的不斷擴(kuò)大，深基坑施工技術(shù)在不斷的完善，其技術(shù)研究的意義無論是在經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)上對建筑施工都有著舉足輕重的作用，而鋼板樁施工又是深基坑支護(hù)技術(shù)最為常見技術(shù)之一。它在深基坑施工中發(fā)揮的作用難以替代，特別是針對特殊地層其施工技術(shù)值得探討研究。下面以鄭萬項目北汝河特大橋富水砂卵地層深基坑鋼板樁施工為例進(jìn)行總結(jié)，希望對類似工程施工者能提供一定幫助。

【關(guān)鍵詞】富水；砂卵地層；鋼板樁；施工技術(shù)

1 工程概況

北汝河特大橋位于河南平頂山境內(nèi)，根據(jù)鉆探揭露，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料對比分析，橋址區(qū)內(nèi)地層較復(fù)雜，按其成因和時代分類主要有：第四系新近人工填土層（Q4m1）；第四系上更新統(tǒng)（Q3a1+p1）沖洪積形成的黏性土、砂類土及圓礫土，巖性層理規(guī)律較強(qiáng)；下伏基巖為第三紀(jì)（N1）泥質(zhì)砂巖、含礫砂巖和泥灰?guī)r。橋址區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)為松軟土，地層中粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂、細(xì)砂全線分布普遍，結(jié)構(gòu)松軟，壓縮性高、強(qiáng)度低，工程特性差，易產(chǎn)生過大，不均勻的沉降。橋址區(qū)地表水主要為北汝河河水，及支流河水、溝渠水等；地下水主要為第四系孔隙潛水和弱承壓水，主要受地表河流及大氣降水補(bǔ)給，地表、地下水互為補(bǔ)給并接收大氣降水，水量隨季節(jié)變化，勘測時期地下水埋深約為0.5-26m。北汝河干流每年7-9月為汛期，橋址控制流域匯水面積F=4800Km2，Q1%=9350m3/s，H1%=101.92m，V1%=2.1m/s。石河橋址控制流域匯水面積F=237.8Km2，Q1%=1290 m3/s，H1%=106.36m，V1%=3.18m/s。

2 支護(hù)方案的確定

根據(jù)地質(zhì)條件，結(jié)合工期進(jìn)度，選取鋼板樁支護(hù)方案，深基坑開挖采用Ⅳ型拉森鋼板樁（B=400mm，H=125mm，t=13mm）支護(hù)。鋼板樁采用履帶式液壓挖土機(jī)的液壓振錘的錘機(jī)施打，開挖深度3.8m～5.0m，結(jié)合開挖深度及部分基坑周邊有堆載等情況，采用一道固定內(nèi)支撐并在基坑底部加設(shè)一道臨時支撐，對基坑底部進(jìn)行混凝土封底施工。圍檁采用雙拼200×200mmH型鋼圍檁，八字形斜撐。

3 施工工藝流程

主要工藝流程見圖1；

鋼板樁施工主要工藝介紹：

3.1 鋼板樁處理

鋼板樁施工前應(yīng)檢查鋼板樁質(zhì)量，是否扭曲、變形以及有無缺損，不合格的鋼板樁禁止使用。

3.2 場地平整

測量定位前應(yīng)平整場地，保證樁位準(zhǔn)確放樣和施工機(jī)械正常作業(yè)。

3.3 測量定位

按設(shè)計尺寸準(zhǔn)確測量鋼板樁的插打位置，并灑出輪廓線，以便插打時準(zhǔn)確定位。

3.4 鋼板樁插打

鋼板樁采用逐片插打逐漸糾偏直至合攏，插打時利用挖掘機(jī)或吊車附帶鋼絲繩吊起后，液壓振動捶夾板夾住鋼板樁到位，按要求沿承臺四周每邊外放1.2m要求，振動錘邊振動邊插打。為了確保插打位置準(zhǔn)確，第一片鋼板樁要從兩個互相垂直的方向同時控制，確保其垂直度在1%內(nèi)，然后以此為基礎(chǔ)向兩邊插打?？紤]到水位高的因素，轉(zhuǎn)交處使用特制角樁插打，整個承臺鋼板樁形成一個整體，達(dá)到安全止水的最佳效果。

3.5 鋼支撐結(jié)構(gòu)形式

為了確?；娱_挖及鋼板樁安全可靠，鋼板樁支撐尤為重要。沉樁完畢后，基坑小于5m的深基坑距鋼板樁頂向下1.5m位置處放出橫梁安裝標(biāo)高位置，焊接2cm厚鋼板牛腿12個，四周每邊3個；其次，四周焊接鋼板牛腿完成后，安裝I36工字鋼做內(nèi)部圍檁，在順橋采用I36工字鋼進(jìn)行對向支撐，圍檁四角用I36工字鋼焊八字形對撐。對于>5m的深基坑在基坑底部安裝鋼立柱進(jìn)行臨時支撐，并在基坑底部用混凝土進(jìn)行封底，待封層砼達(dá)到75%強(qiáng)度后拆除臨時支撐鋼柱，進(jìn)行承臺施工。

3.6 拔除鋼板樁

基礎(chǔ)施工完畢后，抽干基坑積水，用干粘土回填基坑，采取分層夯實(shí)填至基礎(chǔ)頂，待回填沉降穩(wěn)定后，采用打樁機(jī)依次拔除鋼板樁并及時用細(xì)砂填塞縫隙。鋼板樁采用逐片插打逐漸糾偏直至合攏，插打時利用挖掘機(jī)或吊車附帶鋼絲繩吊起后，液壓振動捶夾板夾住鋼板樁到位，按要求沿承臺四周每邊外放1.2m要求，振動錘邊振動邊插打。為了確保插打位置準(zhǔn)確，第一片鋼板樁要從兩個互相垂直的方向同時控制，確保其垂直度在1%內(nèi)，然后以此為基礎(chǔ)向兩邊插打?？紤]到水位高的因素，轉(zhuǎn)交處使用特制角樁插打，整個承臺鋼板樁形成一個整體，達(dá)到安全止水的最佳效果。

3.7 施工注意事項

（1）施工中設(shè)專職安全員全過程旁站，隨時檢查無異常情況后方準(zhǔn)下基坑操作，發(fā)現(xiàn)問題及時通知通知現(xiàn)場人員撤離；

（2）施工作業(yè)時，機(jī)械設(shè)備需安全穩(wěn)固，且機(jī)械作業(yè)范圍、材料堆放、施工人員不得侵入道路內(nèi)；

（3）鋼板樁拔除時，基坑及機(jī)械作業(yè)范圍內(nèi)不得站人。

4 受力計算

根據(jù)設(shè)計院提供的地勘報告，按照地質(zhì)情況選擇土體的相關(guān)參數(shù)，其土的重度加權(quán)平均值為γ=18.8KN/m3，內(nèi)摩擦角φ=32°，開挖深度按5m及最大開挖深度6.9m單獨(dú)計算，地面荷載取q0=20KN/m2（綜合考慮施工車輛及材料、物資堆放等），支點(diǎn)距地面距離ha=1 m，根據(jù)《建筑施工計算手冊》第二章基坑支護(hù)工程，依本工程實(shí)際特點(diǎn)，采用Ⅳ型拉森鋼板樁，單層支撐板樁墻計算。拉森Ⅳ型鋼板樁 W=2034cm3，[f]=200MPa

4.1 開挖深度按最不利5m為例計算作用在板樁上的土壓力強(qiáng)度（壓力圖見圖2）

Ⅳ型鋼板樁能滿足要求。

4.2 根據(jù)地質(zhì)資料，由于該部位為富水地段在計算是需要考慮基坑底部的隆起、基坑底管涌驗(yàn)算、坑底滲水量計算。

（1）基坑底部的隆起驗(yàn)算

考慮地基土質(zhì)均勻，依據(jù)地質(zhì)勘察資料，其土體力學(xué)指標(biāo)如下：

r=19 KN/m3，c=21.1Kpa，q=20KN/m2

由抗隆起安全系數(shù)K=2πC/（q+rh）≥1.2

則：h≤（2πC-1.2q）/1.2r

≤（2*3.14*21.1-1.2*20）/1.2*19

≤4.8m

即鋼板樁周圍土體不超過4.8m時，地基土穩(wěn)定，不會發(fā)生隆起。實(shí)際施工中，盡量減小坑沿堆載，同時適當(dāng)降低板樁側(cè)土體高度，以避免基坑底部的隆起。

（2）基坑底管涌驗(yàn)算

根據(jù)不發(fā)生管涌條件：

K=（h'+2t）r'/ h'rw≥1.5

r'=rs-rw=18.8-10.0=8.8KN/m3，t=4.0m h'=8.0m rw=10.0 KN/m3

則K=（（8+2*4）*8.8）/8*10

=1.76>1.5

即當(dāng)鋼板樁入土深度超過4m時，目前采用鋼板樁最大開挖深度為5m，選用9m的鋼板樁，最小入土深度超過4m，不會發(fā)生管涌。

（3）坑底滲水量計算：

Q=K*A*ι= K*A* h'/（ h'+2t）

根據(jù)地質(zhì)資料，土的綜合滲透系數(shù)取0.08m/d

則Q=（0.08*17*9.3*6.9）/（6.9+2*5）

=5.16m3

根據(jù)其滲水量的大小，為到達(dá)較好的降水效果利于承臺施工，在承臺外側(cè)與鋼板樁之間設(shè)置4個集水井。

5 結(jié)語

上面是針對富水砂卵地層深基坑鋼板樁施工實(shí)例，充分結(jié)合特殊地質(zhì)情況，采用鋼板樁進(jìn)行支護(hù)，在施工過程中需要加強(qiáng)位移觀測，從而進(jìn)一步達(dá)到安全施工的目的，希望利用鋼板樁自身的特點(diǎn)，將鋼板樁作為一種較成熟的施工支護(hù)形式，能利用到有同類型施工環(huán)境的深基坑支護(hù)施工項目中。

【參考文獻(xiàn)】

[1]江正榮.《建筑施工計算手冊（第2版）》.中國建筑工業(yè)出版社.2007.7.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]