陸地承臺鋼板樁支護(hù)施工和放坡開挖施工對比探究

夏漫力

（廣東省水利水電第三工程局有限公司 廣東東莞 523710）

1 工程概況

揭陽市某景觀大橋［1］橋梁（主橋及引橋）岸上樁基處均設(shè)計普通鋼筋混凝土承臺，橋臺處為群樁式條形承臺，承臺高1.5 m；墩身處承臺分為二樁式矩形承臺、四樁式正方形承臺及四樁式工字型3種結(jié)構(gòu)形式，其中二樁式矩型承臺6 個，高度均為2.7 m；四樁式正方形承臺8 個，高度均為3.0 m；四樁式工字型承臺23個，高度均為2.7 m，承臺混凝土標(biāo)號為C30，承臺鋼筋牌號為HRB400。墊層混凝土標(biāo)號為C20，厚度15 cm。以四樁式工字型承臺為例，分析陸地承臺施工工藝，承臺尺寸長×寬為11.7 m×7.8 m，高度為2.7 m，開挖平均深度3 m。

2 施工條件

2.1 地質(zhì)條件

所有岸上承臺均布置在平坦的陸地上，承臺地基均為軟弱地基［2］，區(qū)域內(nèi)地層覆蓋情況如表1所示。

表1 地層覆蓋分布情況分布Tab.1 Distribution of Strata Coverage

2.2 氣象條件

本項目處于華南沿海臺風(fēng)區(qū)（Ⅳ7），為赤道低氣壓帶和副熱帶高氣壓帶之間；冬半年常吹偏北風(fēng)，夏半年常吹偏南風(fēng)，是明顯的季風(fēng)區(qū)：年平均氣溫21.1～21.8 ℃，7 月平均氣溫最高，為27.4～28.4 ℃，1 月平均氣溫最低，為12.7～14.1 ℃。

全年平均降雨量1 350.9～2 143.8 mm，年降雨量的80%以上集中在4～9 月。年間各月雨量呈單峰分布，6 月份是全年雨量的峰值月，平均257.9～432.2 mm，12月的雨量最小，在20.3～27.1 mm之間。

全年偏東風(fēng)最多，偏北風(fēng)和偏南風(fēng)次之，西風(fēng)最少。年平均風(fēng)速為1.8～3.9 m/s。一年間最大風(fēng)速出現(xiàn)的時段主要在5～8月，7～8月易出現(xiàn)臺風(fēng)。

3 施工工藝對比

3.1 鋼板樁支護(hù)施工

3.1.1 適用性

鋼板樁支護(hù)［3］剛度小，變形大，與多道支撐結(jié)合，適合淤泥質(zhì)土、采用鋼板樁圍護(hù)截滲，使基坑能迅速挖至預(yù)定高程，基坑面經(jīng)處理后，即可澆筑底板的混凝土墊層，從而為下一階段的施工創(chuàng)造了有利條件，不僅提高了工程進(jìn)度，而且受雨季的影響較小，保證了整個工程的順利進(jìn)行。

3.1.2 施工工藝流程

施工工序：樁基檢測?平整場地?施工放樣?鋼板樁支護(hù)?承臺土方開挖?破樁頭?墊層澆筑?鋼筋制安?模板安裝?混凝土澆筑?混凝土養(yǎng)護(hù)?模板拆除?基坑回填?鋼板樁拔除、場地恢復(fù)。

施工要點：鋼板樁型號為6 m 拉森Ⅳ型鋼板樁［4］，鋼板樁垂直度允許偏差為0.5%，樁位容許偏差為50 mm，樁頂標(biāo)高允許偏差為50 mm。承臺基坑頂部1 m 素土層采用放坡開挖，坡比為1∶1，然后打設(shè)鋼板樁，鋼板樁外露2.0 m，插入土層4.0 m。鋼板樁就位并加固后，采用挖掘機開挖基坑［5］，基坑四周角落由人工開挖，基坑排水形式采用潛水泵抽水，邊開挖邊抽水的方式，保持基坑無積水。指派專人負(fù)責(zé)集水井積水抽排，嚴(yán)禁坑底被水浸泡。當(dāng)基坑側(cè)壁回填土回填至自然標(biāo)高后，方可拔出鋼板樁，鋼板樁拔除采用跳拔工藝，拔除時，可先用振動錘將鎖口震活，以減少互相間的粘附，然后用吊機、震動錘邊震動邊拔出每根樁；個別拔不動的樁可先用振動錘震打下沉100～300 mm，然后用1 臺卷揚機協(xié)助拔出板樁。鋼板樁拔除期間，應(yīng)加強對周邊環(huán)境的變形監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整施工工藝?；娱_挖如圖1、圖2所示。

圖1 工字型承臺基坑開挖示意圖Fig.1 Schematic Diagram of Foundation Pit Excavation of I-shaped Bearing Platform （mm）

圖2 承臺鋼板樁支護(hù)施工工藝Fig.2 Construction Process of Steel Sheet Pile Support for Pile Cap

基坑排水采取在基坑四周設(shè)排水溝且集水坑，并由專人負(fù)責(zé)排除基坑積水，嚴(yán)禁積水浸泡基坑。開挖過程中和開挖以后，應(yīng)注意觀察坑緣地面有無裂縫、坑壁有無松散塌落現(xiàn)象發(fā)生，否則應(yīng)及時振打槽鋼對坑壁進(jìn)行支護(hù)。

3.1.3 成本

⑴鋼板樁租賃

鋼板樁支護(hù)（租賃）成本如表2所示。

表2 鋼板樁支護(hù)（租賃）成本預(yù)算Tab.2 Cost Budget of Steel Sheet Pile Support（Lease）

⑵鋼板樁購買

鋼板樁支護(hù)（購買）成本如表3所示。

表3 鋼板樁支護(hù)（購買）成本預(yù)算Tab.3 Cost Budget of Steel Sheet Pile Support（Purchase）

3.1.4 工期

承臺鋼板樁支護(hù)施工，打樁和拔樁每天可以施工50 m 左右，包括進(jìn)場準(zhǔn)備大概需要2 d打樁，1 d拔樁。基坑土方開挖至承臺土方回填完成在14 d左右。

3.2 放坡明挖施工

3.2.1 適用性

放坡開挖［6］施工簡單，合理的基坑邊坡坡度使基坑開挖后的土體，在無加固及無支撐的條件下，依靠土體自身的強度，在新的平衡狀態(tài)下取得穩(wěn)定的邊坡并維護(hù)整個基坑的穩(wěn)定。此種方法適合場地開闊，土層較好，周圍無重要建筑物、地下管線的工程。

3.2.2 施工工藝流程

施工工序：樁基檢測?平整場地?施工放樣?承臺土方開挖?破樁頭?墊層澆筑?鋼筋制安?模板安裝?混凝土澆筑?混凝土養(yǎng)護(hù)?模板拆除?基坑回填?鋼板樁拔除、場地恢復(fù)。

對于少數(shù)淤泥土覆蓋層厚度小于3.0 m 的承臺，在天氣晴朗的條件下，采用明挖基坑［7］的方式施工，基坑邊坡按1∶2.5 進(jìn)行放坡，施工便道處按1∶5 放坡。施工通道按低于坡頂1.5 m進(jìn)行布設(shè)。

基坑開挖前，首先要做好地面排水工作，以免影響坑壁的穩(wěn)定?；娱_挖采用挖掘機放坡開挖［8］，開挖坡度靠近施工運輸?shù)缆返囊贿厼?∶5，其余三邊均為1∶2.5。基底明溝排水坡度為2%，基坑底預(yù)留20～30 cm左右采用人工配合機械清底至設(shè)計標(biāo)高。

基坑臨時便道設(shè)置在1∶5 邊坡上，便道路面按泥結(jié)碎石路面進(jìn)行處理，路床整理寬度為8 m，路面寬設(shè)7 m，一側(cè)設(shè)置排水溝，延伸至基坑邊沿線處?；娱_挖如圖3～圖5所示。

圖3 陸地承臺明挖施工示意圖Fig.3 Schematic Diagram of Open Cut Construction of Land Bearing Platform （mm）

圖4 臨時施工道路斷面Fig.4 Section of Temporary Construction Road （mm）

圖5 承臺放坡施工工藝Fig.5 Construction Process of Bearing Platform Sloping

3.2.3 成本

放坡開挖成本如表4所示。

表4 放坡開挖成本預(yù)算Tab.4 Cost Budget of Slope Excavation

3.2.4 工期

在天氣晴朗的情況下，放坡土方開挖承臺，16 d左右完成。

4 執(zhí)行成就

按測算金額考慮放坡開挖最優(yōu)，測算價格依據(jù)為市場詢價及近期已簽類似合同金額，項目結(jié)合現(xiàn)場實際情況，考慮以下因素：

⑴是否確定準(zhǔn)確的鋼板樁租賃周期；

⑵基坑施工部位緊鄰市政道路及圍擋，放坡開挖無操作面，采用放坡施工會涉及圍擋及市政路破化及恢復(fù)。

通過以上方案比選，在岸上承臺地基為軟弱地基且緊鄰市政道路無寬闊場地進(jìn)行開挖作業(yè)時，為保證邊坡穩(wěn)定及施工安全，采用拉森鋼板樁擋土［9］開挖施工。對于少數(shù)淤泥土覆蓋層厚度小于3 m 的承臺，在天氣晴朗的條件下，采用放坡開挖［10］更為經(jīng)濟(jì)快速。

5 結(jié)語

通過對承臺放坡開挖和鋼板樁支護(hù)開挖的研究，發(fā)現(xiàn)放坡開挖和鋼板樁支護(hù)開挖各有優(yōu)點，但受地質(zhì)條件、開挖深度、周邊環(huán)境以及氣候條件限制，本工程23 個四樁式工字型承臺2 種施工工藝均有采用，具體情況如下所示：

⑴在承臺基坑地質(zhì)為淤泥質(zhì)土層，或受場地限制，或在施工階段正好趕上雨季時，采用鋼板樁支護(hù)開挖；

⑵在承臺基坑地質(zhì)為素土層、或粘土層時，采用放坡開挖。

在本項目承臺施工中，放坡開挖和鋼板樁支護(hù)開挖均取到良好的效果，保證了基坑邊坡穩(wěn)定性、承臺的施工質(zhì)量，同時根據(jù)現(xiàn)場實際情況選用合適的施工方法，合理降低了施工成本。