近堤橋梁承臺(tái)基坑開挖鋼板樁支護(hù)探討

陳乃輝 楊逸航

（作者單位：安徽省淮河河道管理局 233000中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司 230601）

鋼板樁支護(hù)具有強(qiáng)度高、容易打入堅(jiān)硬土層、速度快、施工簡便、接合緊密且不易漏水、可多次重復(fù)使用的特點(diǎn)，廣泛用于橋梁承臺(tái)基坑開挖的施工中。但是在橋墩承臺(tái)距離堤防較近或者直接位于堤坡上的情況下，如果鋼板樁安裝或者拆除施工控制不當(dāng)，極易造成堤防滑坡、裂縫、擾動(dòng)堤基等問題，給防洪工程造成新的隱患。本文通過案例分析，對(duì)近堤橋梁承臺(tái)基坑開挖鋼板樁支護(hù)問題進(jìn)行探討。

一、案例分析

1.案例概況

選取蚌埠市大慶路淮河公路橋11 號(hào)墩承臺(tái)基坑開挖鋼板樁支護(hù)為典型案例。大慶路淮河公路橋11 號(hào)橋墩布置在淮北大堤迎水坡堤身，承臺(tái)基坑于2010年10月進(jìn)行鋼板樁支護(hù)施工，基坑頂面高程為20.50m，基坑開挖底高程15.749m，基坑最大開挖深度為4.75m。垂直橋向基坑支護(hù)采用48 根歐標(biāo)WRU-770 鋼板樁，順橋方向采用40 根Φ600mm 鋼管樁，樁長均為12.00m，鋼板樁采用ice54nf 液壓式振動(dòng)錘下壓，入土深度均為6.00m。

10月25日，11#橋墩混凝土澆筑完成，過程中觀測鋼板樁頂最大水平位移為5mm，堤防無明顯開裂現(xiàn)象；11月3日，基坑坑底抽水開始土方回填，回填采用原狀土，采用蛙式打夯機(jī)人工分層夯實(shí)；11月20日（基坑回填后15 天），檢查發(fā)現(xiàn)堤防迎水坡上砌石護(hù)坡及堤身出現(xiàn)裂縫，裂縫開始時(shí)窄且淺，范圍小，僅在堤坡下部出現(xiàn)；后期觀測發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移，裂縫逐漸發(fā)展，變寬，加深，并向兩側(cè)擴(kuò)展，迎水側(cè)堤腰處裂縫開始向下依次變寬、變深，逐漸發(fā)展為迎水坡堤腰至堤頂及背水坡均出現(xiàn)的明顯裂縫，堤腳干砌石護(hù)坡傾斜、松動(dòng)。裂縫最大寬度達(dá)8～28cm，最大裂縫深度0.3～2.55m，至12月底裂縫趨于穩(wěn)定。

2.裂縫原因分析

造成堤防迎水坡裂縫的主要原因是11 號(hào)墩承臺(tái)鋼板樁支護(hù)施工中對(duì)堤基產(chǎn)生了擾動(dòng)，后期鋼板樁拔除時(shí)堤腳又形成了臨空面，土方回填分層碾壓不密實(shí)，回填區(qū)域形成了堤坡軟弱區(qū)。

3.處理方案

對(duì)堤坡裂縫土層開挖后進(jìn)行堤身回填，迎水面堤身錐探灌漿，迎水面堤腳設(shè)置壓穩(wěn)平臺(tái)，護(hù)坡防護(hù)等工程措施進(jìn)行了應(yīng)急處理并加強(qiáng)觀測。目前堤防已穩(wěn)定。

二、鋼板樁支護(hù)施工控制要點(diǎn)

1.加強(qiáng)工程監(jiān)測

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)關(guān)系到工程本身的安全，還關(guān)系到附近堤防的保護(hù)，因此必須對(duì)基坑施工的全過程進(jìn)行監(jiān)測，主要有土體水平位移（測斜）監(jiān)測，坡頂水平位移和沉降監(jiān)測。如工況發(fā)生變化，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行分析對(duì)比，記錄變形速率，同時(shí)加密觀測次數(shù)。

2.嚴(yán)格控制鋼板樁的打入頻率

一般情況下，鋼板樁均采用振動(dòng)錘打入，其振動(dòng)頻率應(yīng)考慮地質(zhì)情況，避免造成土體液化，同時(shí)如出現(xiàn)較大偏差不易強(qiáng)行糾偏，應(yīng)拔出重打，防止因糾偏過分?jǐn)_動(dòng)原土體，或造成土體中有較大的空洞。因此，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)和地層條件選擇振動(dòng)機(jī)械，合理控制振動(dòng)頻率，防止引起土體變形。

3.基坑開挖時(shí)注意防護(hù)

基坑開挖時(shí)應(yīng)做好防護(hù)，避免因雨水進(jìn)入基坑影響土體性狀；在距基坑邊坡3m 的范圍內(nèi)嚴(yán)禁行駛汽車等大型機(jī)械，在距邊坡1m 范圍內(nèi)嚴(yán)禁堆放棄土或材料。

4.土方回填

涉及堤身的基坑土方回填應(yīng)根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》和《堤防工程施工規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行控制，加培土料應(yīng)與原堤身土料的特性相近，或采用開挖原狀土，填筑標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)低于原堤身的填筑標(biāo)準(zhǔn)。填土前，應(yīng)清除橋墩承臺(tái)表面的乳皮、粉塵及油污等，同時(shí)對(duì)表面的外露鐵件進(jìn)行割除，對(duì)鐵件殘余露頭應(yīng)用水泥砂漿覆蓋保護(hù)。填土?xí)r，應(yīng)先將橋墩承臺(tái)表面濕潤，邊涂泥漿、邊鋪土、邊夯實(shí)；涂漿高度應(yīng)與鋪土厚度一致，涂層厚度宜為3～5mm，并與下部涂層銜接；不允許在泥漿固結(jié)后再鋪土夯實(shí)。橋墩承臺(tái)兩側(cè)填土應(yīng)保持均衡上升；貼邊填筑宜用夯具夯實(shí)，鋪土厚度宜為15～20cm。

近堤腳基坑土方回填應(yīng)按照迎水側(cè)防滲背水側(cè)導(dǎo)滲的原理，迎水側(cè)采用粘土回填，背水側(cè)采用基坑開挖時(shí)的土方回填，不足部分從基坑附近征地取土或采用沙性系數(shù)大于原狀土的土方，土方填筑在靠近建筑物及機(jī)械難以施工的部位采用膠輪車運(yùn)料，人工鋪料、夯實(shí)，其余均采用2.75m3鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)土，74kW 履帶拖拉機(jī)壓實(shí)。機(jī)械壓實(shí)時(shí)鋪料厚度每層控制在25～30cm，土塊最大粒徑不大于10cm，人工夯實(shí)時(shí)，鋪料厚度每層控制在15cm 以內(nèi)，土塊粒徑不大于5cm，土方在壓實(shí)過程中，對(duì)于超徑土塊應(yīng)人工粉碎，對(duì)于含水量過大或過于干燥的土料應(yīng)采取晾曬或?yàn)⑺拇胧员ＷC回填土的質(zhì)量。

5.嚴(yán)控鋼板樁拔除施工過程

鋼板樁拔出一般也用振動(dòng)錘拔樁，利用振動(dòng)錘產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動(dòng)，振動(dòng)土質(zhì)破壞鋼板樁周圍土的粘聚力以克服拔樁阻力，依靠附加起吊力的作用將樁拔除，此過程對(duì)土體擾動(dòng)最大，因此根據(jù)地質(zhì)和土層情況，嚴(yán)格控制振動(dòng)機(jī)械的振動(dòng)頻率，并時(shí)刻觀測周邊工況，一旦發(fā)生土體崩裂，立即停止拔樁，同時(shí)拔樁不應(yīng)過快，以免鋼板樁拔除后造成較大的臨空面。

6.及時(shí)封堵臨空面

鋼板樁拔除后的臨空面應(yīng)及時(shí)封堵，按照“前堵后導(dǎo)”的原則，迎水側(cè)的臨空面用黏土球按照鉆探孔封堵的要求及時(shí)封堵；背水側(cè)的臨空面用原狀土或沙性大于原狀土的土料進(jìn)行封堵。

7.視情開展壓密注漿等工程措施

為使臨空面封堵和土方回填更加密實(shí)，視情開展壓密注漿等工程措施。壓密注漿的壓力不得過大，防止破壞周圍原狀土，迎水側(cè)的漿液可以采用水泥土，而背水側(cè)的漿液利用原狀土或沙性大于原狀土的土料制作。

三、結(jié)論

鋼板樁施工受天氣因素的影響不大，可以縮短主體工程的工期，并具有良好的適應(yīng)性及互換性，在進(jìn)行近堤處橋梁承臺(tái)基坑開挖的施工中已普遍采用，但在實(shí)踐中尚有許多問題亟待研究、探討和解決。從業(yè)人員應(yīng)不斷推動(dòng)完善鋼板樁施工和后續(xù)處理工作，在保證主體工程施工進(jìn)度的同時(shí)盡可能降低對(duì)防洪工程的影響，不斷提高河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目管理水平■