鋼板樁在城市沿河地段深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

曹雪東

山西遠(yuǎn)方路橋（集團(tuán)）有限公司 山西大同 037000

1 工程概況

該工程局部設(shè)計(jì)南北岸長度均為450m的隧道，隧道結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆箱體，為單箱單室斷面形式，設(shè)計(jì)開挖方式為明挖，開挖最大深度約為9.2m。

2 工程地質(zhì)水文條件

根據(jù)勘探揭露地層情況，場地土主要由第四系全新統(tǒng)晚期至早期沉積的粉土與砂類土等構(gòu)成，未揭露有濕陷性粉土、膨脹土以及軟土等特殊性巖土。屬于平坦的沖洪積平原，微地貌屬于河床。工程地質(zhì)分區(qū)屬于盆地次穩(wěn)定工程地質(zhì)亞區(qū)。

地下水類型為孔隙潛水與微承壓水的混合水，主要接受現(xiàn)狀河道中常年的流水豎向補(bǔ)給和側(cè)向補(bǔ)給，地下水位隨季節(jié)的變化幅度不大。靜止水位埋深7.1-9.4m。

3 施工特點(diǎn)及難點(diǎn)

3.1 結(jié)構(gòu)邊界線至河堤的距離短，施工空間小

本工程結(jié)構(gòu)邊界線至河堤的距離，大部分段落在3m左右。

3.2 隧道段落為懸河，施工安全風(fēng)險(xiǎn)大

本工程隧道段位于市中心，沿河兩側(cè)有居民樓、公園、農(nóng)貿(mào)市場等民用建筑較多，地下水位高，基坑位于懸河，安全隱患大，居民區(qū)地面標(biāo)高低于河床標(biāo)高，最大高差約1.5米,所以深基坑支護(hù)變得非常重要。

4 鋼板樁施工方案的優(yōu)化

因本工程一側(cè)緊挨河道，一側(cè)靠近居民區(qū)，基坑安全等級(jí)定為一級(jí)，根據(jù)水位、地質(zhì)和環(huán)境條件，考慮各種支護(hù)適用條件、安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境影響和進(jìn)度等因素，基坑支護(hù)確定為鋼板樁支護(hù)，基坑降水采用集水明排。經(jīng)過專家論證后的方案如下：

首先在距基坑邊60cm處打設(shè)12m長的拉森IV型鋼板樁，作為第一排河堤支護(hù)樁并起隔水作用，縱向緊密排列；下挖4m后，距離首排鋼板樁0.6m處再打設(shè)一排12m長的I40a鋼板樁，作為第二排河堤支護(hù)樁，縱向緊密排列；靠近施工便道及居民區(qū)側(cè)打設(shè)一排12m長的I40a鋼板樁，作為該側(cè)邊坡支護(hù)樁，縱向緊密排列。

但在首件工程施工后，鋼板樁出現(xiàn)較大偏移，最大水平偏移為0.5m,拉森樁向基坑內(nèi)側(cè)傾斜帶動(dòng)I40a工字鋼偏移。后專家現(xiàn)場察看，提出四種優(yōu)化方案：

（1）第一種：在河道正中間打設(shè)一排I40a工字鋼，將工字鋼和拉森鋼板樁對(duì)拉；

（2）第二種：在河堤坡腳處增加一道混凝土梁，將拉森鋼板樁和梁拉??；

（3）第三種：另一側(cè)河堤基坑同時(shí)施工，將南北岸的拉森鋼板樁對(duì)拉；

（4）第四種：靠近河堤處I40a工字鋼頂部采用預(yù)應(yīng)力錨索拉??；

（5）第五種：在河堤坡腳處，增設(shè)一排I40a工字鋼，抑制滑動(dòng)體的繼續(xù)發(fā)展。

經(jīng)過詳細(xì)對(duì)比，前四種僅僅在鋼板樁的頂部施加抗力，支護(hù)體系不可靠，而且施工困難，進(jìn)度慢。

第五種方案，施工快速簡便，且成本低，經(jīng)計(jì)算在河堤坡腳處增加的鋼板樁，能分擔(dān)基坑邊坡土側(cè)壓力46.7%的荷載，基坑支護(hù)體系得到加強(qiáng)，能有效抑制河堤的滑移。經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際驗(yàn)證，該方案切實(shí)可行，支護(hù)體系穩(wěn)定。

5 鋼板樁施工流程

根據(jù)圖紙及高程測量放樣結(jié)構(gòu)邊線，根據(jù)施工情況，預(yù)留出工作面，確定打樁位置→白灰灑出打樁邊線→挖出打樁導(dǎo)向槽→修整打樁平臺(tái)→打樁→挖土→箱體結(jié)構(gòu)施工→回填→拔樁。

6 質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）基坑打設(shè)鋼板樁前，沿基坑縱向兩邊各延長搭設(shè)10-15m，保證基坑開挖時(shí)，基坑縱向土體不受影響。

（2）在側(cè)墻施工完成后拔除鋼板樁時(shí)，拔除長度不能過長，防止未開挖段落的基坑河堤受影響。

（3）打樁前對(duì)板樁連接鎖口逐根檢查，有銹蝕或變形的及時(shí)調(diào)整，還可在鎖口內(nèi)涂以油脂，以減少阻力。

（4）鋼板樁沉樁時(shí)第一根樁必須保證在水平向和豎直向平面內(nèi)的垂直度，同時(shí)注意后沉的鋼板樁應(yīng)與先沉入樁的鎖口應(yīng)可靠連接。

7 安全控制要點(diǎn)

（1）編制完善的防洪防汛應(yīng)急預(yù)案，做好交底和演練，使相關(guān)責(zé)任人明確應(yīng)急事件發(fā)生時(shí)各自的責(zé)任和工作內(nèi)容，并通過演練使應(yīng)急人員熟悉應(yīng)急事件處理流程。

（2）及時(shí)掌握天氣預(yù)報(bào)，根據(jù)天氣情況進(jìn)行施工，避免在大雨、暴雨或大風(fēng)過境時(shí)施工。

（3）雨量較大時(shí)，對(duì)基坑邊坡采取遮蓋措施。

（4）每個(gè)工點(diǎn)準(zhǔn)備兩臺(tái)挖機(jī)，以備下雨搶險(xiǎn)。

（5）每個(gè)工點(diǎn)基坑挖出來的渣土不外運(yùn)，堆在附近，以便下雨之前沙袋裝土防汛。

（6）準(zhǔn)備備用發(fā)電機(jī)，防止雨期停電不能抽水。

（7）及時(shí)清理河道內(nèi)影響排洪的雜物，保證河道正常排洪。

8 施工遇到的問題及解決方法

（1）已完成頂板箱體段落，支護(hù)樁和隔水樁拔除范圍過長，導(dǎo)致河堤滑移出現(xiàn)缺口，并未及時(shí)處理，造成下大雨時(shí)河水流入基坑內(nèi)，增加地基處理難度。

解決方法：

a.缺口處修筑沙袋圍堰，防止河水大量流入基坑。

b.后續(xù)施工嚴(yán)格控制鋼板樁拔除范圍，保證未開挖段落的支護(hù)效果和隔水效果。

（2）在河北岸坡腳處有電纜，該電纜不能改遷，導(dǎo)致坡腳處I40a工字鋼未能按原方案施工，實(shí)際往河道方向偏移1.5m打設(shè)。實(shí)際施工中，河堤產(chǎn)生裂縫，并產(chǎn)生滑移，滑移最大深度達(dá)1.2m。

解決方法：

a.將河堤坡腳處鋼板樁往河堤方向移動(dòng)1m，使該排鋼板樁分擔(dān)了更大的荷載，有效抑制了滑動(dòng)體的發(fā)展。

b.在河堤縫隙處覆蓋彩條布，防止河水倒灌。

c.修筑攔水土埂，使河水不沿著河堤坡腳滲入基坑。

9 基坑支護(hù)監(jiān)測

施工過程中，定時(shí)用對(duì)鋼板樁的偏移和沉降進(jìn)行觀測，進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集與整理，及時(shí)反饋，把握實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)。

10 結(jié)語

該隧道工程，通過以上方案措施的執(zhí)行，支護(hù)體系穩(wěn)定可靠，比計(jì)劃工期提前11天完成。

近年來鋼板樁朝著寬、深、薄的方向發(fā)展，使得鋼板樁截面模量和重量之比率不斷提高，此外還可采用高強(qiáng)度鋼材代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低碳鋼或是采用大截面模量的組合型鋼板樁，這都極大地拓展了鋼板樁的應(yīng)用領(lǐng)域。鋼板樁具有高強(qiáng)、輕型、施工快捷、環(huán)保、可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，在深基坑支護(hù)應(yīng)用將越來越廣。