鋼板樁支護施工技術在建筑基坑工程中的應用研究

許小蘭

（福建省中寅建設工程有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

在建筑工程中，由于受地質條件、水文等因素的影響，對建筑基坑圍護要求較高。而鋼板樁支護因其具有強度高、防水性能好、經濟效益良好等優(yōu)勢，在施工過程中又具有施工方便、安全性高、施工精度高等特點得到了較為廣泛的運用。文章所述廈門市水上運動中心二期工程即采用鋼板樁支護技術，對基坑變形控制良好，提高了基坑邊坡支護的穩(wěn)定性，保障了整個工程項目的施工質量。

1 工程概況

本工程為廈門市水上運動中心二期工程陸上工程部分，工程由主看臺、終點塔樓和室外配套工程組成。工程總用地面積為25925m2，占地面積為2155.663m2，建筑高度為14.7m?；硬捎勉@孔灌注樁。本工程中，建筑主體結構為框架結構，屋頂結構為鋼結構。本建筑抗震設防類別為丙類，建筑結構安全等級為二級，抗震設防烈度為7度，框架結構抗震等級為二級。

根據(jù)巖土勘察結果顯示，本項目地下水位較高，土質差，滲透系數(shù)大于10-4，屬于淤泥質軟土，具有較強的蠕變性，水位埋深為1.2m～1.9m，施工現(xiàn)場標高為-5.6m，基坑標高為-14.8m，集水井挖深為-15.8m。由于本工程深基坑水位高、含水量大，且地質條件較為復雜，不可避免地出現(xiàn)基坑壁滲水現(xiàn)象。

為防止基坑開挖過程中出現(xiàn)坍塌事故，結合本工程基坑深度、平面形式、水位情況、安全施工要求等，綜合考慮基坑支護方案可行性，確定采用鋼板樁支護方案。為避免基坑帶水作業(yè)，確保滲水及時排出施工現(xiàn)場，根據(jù)施工設計要求，在深基坑四角位置設置集水坑，并采用MU10紅機磚、M5水泥砂漿進行砌筑，內抹1:2水泥砂漿，坑上口長寬規(guī)格均為400mm。為確保集水井排水效率，在基坑四周設置排水溝，與集水井相連，集水井內設有污水泵，以便于及時排除滲水。鋼板樁采用40b工字鋼制作，現(xiàn)場布置方式為“一順一丁”形式。通過綜合降水與鋼板支護樁的有效結合，有效降低了基坑滲漏問題，實現(xiàn)了基坑安全施工。

2 鋼板樁施工工藝

根據(jù)高程控制，鋼板樁施工工藝流程為：測設沉樁定位軸線—表面土層清理—設置沉樁導向槽—導向梁安裝—鋼板樁施工—土方開挖—結構施工—土方回填—鋼板樁拔除施工。

2.1 鋼板樁質量控制

為了確保鋼板樁施工質量，避免因鋼板樁質量缺陷影響基坑支護效果，在施工前應對鋼板樁加工質量進行檢驗和控制。鋼板樁檢驗標準及方法如表1所示。

表1 鋼板樁檢驗標準及方法

2.2 測設沉樁定位軸線

在施工前，應根據(jù)鋼板樁高程控制、施工設計圖紙測設沉樁定位軸線，并放置沉樁導向槽，安裝鋼板樁導向梁并清除基坑周邊障礙物。

2.3 表面土層清理

為了盡可能降低鋼板樁施工工程量，減少基坑施工深度，在鋼板樁施工前，先將施工現(xiàn)場表面土層清理約1.35m，鋼板樁設置在基礎施工外圍約1.5m處，并在鋼板樁周邊約3.5m處明挖土層卸載，基坑開挖深度相應減少，且滿足鋼板樁施工技術要求。在土層開挖過程中，應注意底部的土層應整平，并設置相應的排水溝，與排水井相連，確保地下滲水及時收集、排出。

2.4 根據(jù)定位軸線放置沉樁導向槽

根據(jù)鋼板樁專項施工方案，鋼板樁設置在鉆孔管樁外圍約1.5m處，鋼板樁采用40b工字鋼制作而成，且采用“一順一丁”布置方式（如圖1、圖2所示），其直線布置和轉角處布置應符合施工設計要求。

圖1 鋼板樁直線布置示意圖

圖2 鋼板樁轉角布置示意圖

2.5 導向梁安裝

為確保鋼板樁軸線位置正確，實現(xiàn)鋼板樁垂直度的有效控制，應在鋼板樁施工時設置足夠剛度的導向架，提高鋼板樁抗屈曲變形能力和貫入能力，在導向梁安裝時，首先應使用全站儀測量、控制導向梁的安裝位置；其次，在導向梁安裝過程中應避免與鋼板樁發(fā)生碰撞，以免影響鋼板樁的正常貫入；導向梁高度應滿足鋼板樁施工高度要求，盡可能避免導向梁出現(xiàn)下沉、變形現(xiàn)象。

2.6 鋼板樁施工

綜合考慮施工現(xiàn)場施情況，本工程采用Z550型液壓振動機械進行打樁，并配備4.5t液壓振動錘作為沉樁動力，基坑四周設置角樁，從而提高鋼板樁抗?jié)B防水能力。鋼板樁施工過程中，首先由施工人員確定鋼板樁圍堰的軸線位置，每隔一定距離設置導向樁，并在兩根導向樁之間掛線，起到控制鋼板樁安裝精度的作用，確保鋼板樁垂直度誤差不超過2%，如偏差較大，應及時調整或拔出重插；其次，協(xié)助打樁機將鋼板樁吊起，在施工人員輔助的情況下扶正就位，并在液壓振動錘的作用下逐根打入。在鋼板樁施打過程中，應注意鋼板樁樁頂標高控制。鋼板樁沉樁后，為確保開挖基坑安全，應對鋼板樁圍堰進行加固處理，必要時可采用拉錨加固方式。

2.7 鋼板樁變形監(jiān)測

在鋼板樁施工過程中，應加強對鋼板樁變形監(jiān)測，應在基坑周圍設置一定數(shù)量的經緯儀、水準儀等設備，確保鋼板樁在施工過程中不發(fā)生位移或變形現(xiàn)象。基坑開挖前，應加強對鋼板樁基準點的監(jiān)測和驗收（如表2所示），視現(xiàn)場施工情況確定監(jiān)測頻率。

表2 鋼板樁施工質量驗收標準及檢查方法

2.8 土方開挖

在鋼板樁圍堰施工完成后，即可進行土方開挖施工。土方開挖時應采取分層、連續(xù)開挖方式，深坑部分采用機械開挖方式，開挖土方及時外運至指定的土方堆放區(qū)域，距基坑距離至少10m，以分散基坑土方壓力及側壓力。針對鋼板樁附近的土體應采用人工開挖方式，避免機械施工對鋼板樁造成影響，必要時可鋪墊厚度為20mm的鋼板。

2.9 結構施工

當土方開挖至設計標高時，應及時開展墊層及地下主體結構施工，避免基坑暴露時間過長。

2.10 土方回填

當?shù)叵轮黧w結構施工完成后，應及時進行結構防水處理，并在防水施工完成后進行土方回填施工。土方回填過程中，因注意鋼板樁兩側土方均衡回填，防止鋼板樁出現(xiàn)傾斜、變形現(xiàn)象，影響鋼板樁的拔除。

2.11 鋼板樁拔除施工

本工程中，采用振動拔樁方式。首先牢固夾住鋼板樁頭部位置并開始振動樁，使周圍土體開始松動，減少周圍土體對鋼板樁的摩擦力，然后，借助拔樁機進行拔樁。如拔樁過程中出現(xiàn)上拔困難，應及時停止拔樁，利用拔樁機向下施壓，再上拔施工，反復多次后即可拔出鋼板樁。

3 基坑施工檢測結果分析

本工程中，為確保鋼板樁變形情況及時掌握，施工單位增加鋼板樁監(jiān)測控制點數(shù)量，并定期對鋼板樁變形情況進行詳細記錄（如表3所示）。

表3 監(jiān)測點數(shù)量及監(jiān)測結果

通過監(jiān)測點記錄進行研究，在基坑施工過程中，周圍土體未出現(xiàn)較大的變形情況，隨著土方開挖施工，基坑支護初期各監(jiān)測點出現(xiàn)一定幅度的變化，但隨著結構施工和土方回填施的開展，基坑圍護結構趨于穩(wěn)定（如圖3所示），后期變化主要是由于鋼板樁拔除影響，導致基坑圍護出現(xiàn)較大變形，并逐漸趨于穩(wěn)定。施工期間，地下水位和基坑變形得到有效控制，達到了預期目標，取得了良好的應用實踐效果。

圖3 基坑圍護測點水平位移整體變化曲線

4 效益分析

通過鋼板樁技術應用，取得了良好的應用效果。

（1）通過鋼板樁技術的有效應用，保障了工程施工質量和施工進度。

（2）與其它施工技術相比，鋼板樁施工方案經濟效益高，場地占用小且安全，土方量減少，鋼板樁可重復利用，有效降低了施工成本。

（3）通過技術應用，本工程施工獲得了建設單位、監(jiān)理等單位的一致好評，增強了施工單位市場競爭力。

5 結語

在復雜地形結構下，地下水位過高和軟質土層對基坑施工造成較大影響，對基坑支護技術選擇與應用提出了較高的要求。在基坑施工中，應加強對支護方案的論證，優(yōu)先選擇施工技術簡單、安全、經濟性高的技術方案。同時，在鋼板樁施工過程中，應加強鋼板樁施工技術管理與基坑變形監(jiān)測，改善不良土質對建筑工程施工質量的影響，確保建筑基坑安全施工。