砂質(zhì)黏土地層管道基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)研究

田 雨，高忠旺

(1.山東省路橋集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250014；2.中國建筑第八工程局有限公司發(fā)展建設(shè)分公司，山東 青島 266000)

1 引 言

鋼板樁具有支護(hù)強(qiáng)度高、易施工、能夠重復(fù)利用、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于黏土、砂土等地層基坑支護(hù)中[1]。拉森鋼板樁是鋼板樁中最常見的型式，鋼板樁之間采用卡扣連接，施工簡單，可重復(fù)利用率高。砂質(zhì)黏土地層透水性強(qiáng)、穩(wěn)定性差，基坑開挖后易出現(xiàn)塌方、滲水、冒砂突涌等災(zāi)害，嚴(yán)重威脅施工安全[2]。合理的開展基坑鋼板樁支護(hù)設(shè)計(jì)，優(yōu)化基坑施工工序?qū)ι百|(zhì)黏土地層基坑安全施工具有重要意義[3]。

針對砂質(zhì)黏土地層鋼板樁支護(hù)及基坑施工中存在的問題，研究以泉州市二重環(huán)灣快速路管道基坑為依托，分析了砂質(zhì)黏土地層鋼板樁支護(hù)技術(shù)及基坑開挖工法，研究成果可以為今后砂質(zhì)黏土地層鋼板樁支護(hù)提供借鑒。

2 工程概況

泉州市二重環(huán)灣快速路晉江段于YK1+324.074與二重環(huán)灣相交，快速路主路下穿二重環(huán)灣輔路，形成三層立體交叉。快速路下穿通道采用U型槽收水，并通過集水槽排入通道最低點(diǎn)集水井中，集水井引出一根管道，由西向東排入規(guī)劃渠道中。管道埋深2.5～6 m，管道基礎(chǔ)土層為坡積砂質(zhì)粘性土和殘積砂質(zhì)粘性土，地下水含水層(細(xì)砂、礫砂層)分布廣泛，對管道施工影響較大。管道采用開槽埋管進(jìn)行施工，埋置深度小于3.0 m時采用橫列擋土板支護(hù)，埋置深度3.0～5.0 m時采用鋼板樁圍護(hù)，施工中根據(jù)地質(zhì)情況采用一至二道工具式支撐。

管道安裝前先施作基坑，，采用靜力壓入的方法施工。拉森鋼板壓入前先對鋼板樁位置進(jìn)行放線定位，定位完畢后安裝吊機(jī)與鋼板樁導(dǎo)向定位托架，隨后進(jìn)行鋼板樁施工。鋼板樁施工完畢后拆除定位托架并開挖基坑，邊開挖基坑邊施作內(nèi)部支撐?；娱_挖至基底后，施作基底墊層并安裝管線，隨后回填形成地下結(jié)構(gòu)。管線施工完成后，鋼板樁可拔出回收利用，拔出的土孔需進(jìn)行處理。

3 鋼板樁支護(hù)技術(shù)

管道主要位于現(xiàn)有道路及農(nóng)田上，比較適合采用鋼板樁圍護(hù)，對此基坑采用拉森IV型鋼板樁加內(nèi)撐作為支護(hù)結(jié)構(gòu)，鋼板樁長度9 m或12 m，嵌固深度大于4 m以保持鋼板樁的穩(wěn)定性。管線箱涵寬度為2.4 m，兩側(cè)預(yù)留0.8 m的施工空間，管線基坑寬度為4 m。鋼板樁第一道支撐采用直徑609×16 mm的鋼管支撐，腰梁采用H型鋼，鋼管與H型鋼連接，為保障鋼管與腰梁穩(wěn)定底部設(shè)置牛腿?；娱_挖深度較深，需采用第二道支撐時，第二道支撐采用H型鋼。

依據(jù)工程地質(zhì)條件，鋼板樁采用靜力壓入方法施工，施工線先設(shè)定出基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的軸線，并采用鋼板樁按照一定間隔設(shè)置導(dǎo)向樁。導(dǎo)向樁之間設(shè)置掛繩線作為導(dǎo)線，以此控制鋼板樁位置。拉森鋼板樁用吊車吊裝就位后采用履帶式450型液壓打樁機(jī)施打，在插打過程中隨時測量監(jiān)控每塊樁的斜度，保障施工精度。

鋼板樁施作完畢后進(jìn)行基坑開挖，第一道鋼管內(nèi)支撐在開挖深度為1 m時設(shè)置，施作前先設(shè)置鋼腰梁，鋼支撐與鋼腰梁連接，需預(yù)加軸力的內(nèi)支撐一側(cè)設(shè)置活絡(luò)端。鋼板樁與鋼支撐連接時，連接節(jié)點(diǎn)處腰梁翼緣和腹板均應(yīng)加焊加筋板，下部起支撐作用的鋼牛腿與鋼板樁周圍采用全部滿焊，加筋板與H型鋼焊縫堆高。鋼腰梁、支撐之間用電焊焊接牢固，基坑支撐體系全部焊接完后才可進(jìn)行后續(xù)基坑開挖。

4 基坑開挖

管道主要位于道路及農(nóng)田上，土方開挖前先破除原有混凝土路面，并做探溝調(diào)查地下管線位置，管線位置不符時先處理管線，處理后進(jìn)行基坑開挖?；游恢玫叵滤S富，采用坑內(nèi)井點(diǎn)降水，地下水位基坑開挖深度1 m以下。基坑內(nèi)部設(shè)置排水溝及集水坑，并配備抽水泵，隨時抽出坑內(nèi)積水。基坑外側(cè)設(shè)置截水溝，避免外側(cè)水進(jìn)入基坑內(nèi)部。

開挖采取分層分段開挖，層數(shù)分為兩或三層。第一層土方由原地面開挖至第一道鋼支撐，鋼支撐施工完畢后開挖下一層土?；由疃容^淺僅設(shè)置單層支撐的，基坑開挖至坑底，需設(shè)置第二道支撐的，開挖至第二道支撐位置處，第二道支撐開挖后在挖至基底。基坑采用 “挖掘機(jī)+人工配合” 的方式開挖，基坑深度較大，一臺挖掘機(jī)難以開挖至基底，可采用兩臺挖機(jī)接力的方式開挖，兩臺挖機(jī)分別位于基坑頂和基底。土方開挖應(yīng)與內(nèi)支撐架設(shè)緊密結(jié)合，土方開挖為內(nèi)支撐施工提供工作平臺，而內(nèi)支撐應(yīng)盡快產(chǎn)生剛度與預(yù)緊力，形成整體圍護(hù)結(jié)構(gòu)，降低基坑開挖變形。土方開挖過程中，嚴(yán)禁挖掘機(jī)碰撞基坑支撐體系，以免引起基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)?；娱_挖過程中，應(yīng)時時監(jiān)測地表沉降，一旦出現(xiàn)較大沉降時應(yīng)及時對地層進(jìn)行注漿，加固地層?；映霈F(xiàn)突水災(zāi)害時及時堵壓，并進(jìn)行壓密注漿處理，注漿采用水泥-水玻璃漿液，同時增加降水井降低坑外水位。支護(hù)鋼板樁超過變形警戒值過大引起險(xiǎn)情時，在變形較大處增設(shè)鋼支撐，確保基坑壁穩(wěn)定。

為防止基坑坑底擾動，基坑開挖完成后進(jìn)行底部墊層施工，若墊層施工不及時，應(yīng)預(yù)留30 cm的覆蓋土層。土方開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，澆搗管道基礎(chǔ)，基坑底部地質(zhì)條件較差時，可采取換填的防止改善地基條件，換填施工應(yīng)隨挖隨填，管道地基承載力不小于100 kPa。管道基礎(chǔ)澆筑完畢后進(jìn)行管節(jié)施工，并回填土體。回填材料采用中粗砂并保障密實(shí)度。基坑回填完畢后，鋼板樁可拔除，并重復(fù)利用?；邮┕み^程對地表沉降、圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行了監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果顯示地表沉降及圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形均小于規(guī)范要求值，表明鋼板樁支護(hù)技術(shù)在泉州市二重環(huán)灣快速路下穿段管線基坑施工中取得了良好的應(yīng)用效果，基坑開挖處于安全可控的范圍內(nèi)。

5 結(jié) 論

為探明鋼板樁支護(hù)技術(shù)在砂質(zhì)黏土地層管道基坑中應(yīng)用的效果，研究依托泉州市二重環(huán)灣快速路下穿段管線基坑工程，開展砂質(zhì)黏土地層管道基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)研究，得到以下結(jié)論。

(1)泉州市二重環(huán)灣快速路下穿段管線基坑采用鋼板樁+內(nèi)支撐作為支護(hù)結(jié)構(gòu)，保障了基坑施工的安全性，表明鋼板樁適用于砂質(zhì)黏土地層管道基坑的支護(hù)。

(2)基坑開挖過程中，優(yōu)化了開挖順序，并通過注漿對地層進(jìn)行了加固，保障了基坑開挖的穩(wěn)定性，現(xiàn)場監(jiān)測表明地表沉降及圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形均小于規(guī)范要求值，現(xiàn)場施工高效合理。