城市橋梁承臺超大深基坑鋼板樁圍堰施工技術研究

摘要 為規(guī)范圍堰工程施工，提高結構剛度，文章以神農湖大橋主墩承臺鋼板樁圍堰工程作為試點工程，開展城市橋梁承臺超大深基坑鋼板樁圍堰施工技術的研究。根據工程基本情況，設計旋挖鉆機引孔順序；選型鋼板樁，對其進行沉入與插打；通過基坑開挖、內支撐拼裝、回填與鋼板樁拔除，完成圍堰施工。經過檢驗證明：設計的施工成果應用效果良好，施工后支撐結構剛度較高，可以滿足工程質量驗收需求。

關鍵詞 橋梁；插打；圍堰施工；鋼板樁；深基坑；承臺

中圖分類號 U443.16+2 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）23-0055-03

0 引言

隨著城市化進程的加速，橋梁工程對于施工技術的要求也日益提高。特別是在超大深基坑施工中，如何確保施工安全、提高施工效率，成為亟待解決的問題。鋼板樁圍堰作為一種結構簡單、施工方便、成本低廉且可重復使用的圍堰形式，被廣泛應用于橋梁深水基礎施工中。

通過使用Midascivil有限元軟件，該文模擬了不同工況下鋼板樁圍堰各構件的受力及變形情況，確保其施工符合規(guī)范要求[1]，但該方法需要更精細化的模擬和分析，對于不同材料、不同規(guī)格的鋼板樁的適用性，需進一步研究和驗證。其他學者通過優(yōu)化鋼吊箱圍堰的結構設計，實現(xiàn)了快速搭建和拆除，提高了施工效率[2]。但鋼吊箱圍堰的制造成本相對較高，可能增加工程總體投資。

為解決現(xiàn)有方法的不足，該文將對此展開更加深入且詳細的研究。

1 工程概況

為確保工程項目施工的規(guī)范性，特選擇神農湖大橋主墩承臺鋼板樁圍堰工程作為試點工程，對神農湖大橋與主墩平臺的基本情況與工程參數(shù)進行分析，工程參數(shù)如下表1所示。

該工程橋位位于與水庫相連的溝岔內，水位主要受季節(jié)性水庫水位控制。神農湖大橋百年一遇最高水位為+903.610 m，主墩承臺施工時按+903.410 m水位進行結構計算和分析。

橋址區(qū)部分鉆孔觀測到穩(wěn)定地下水，穩(wěn)定水位高程900.153～900.157 m，主要接受地表水體（漳澤湖）側向補給及大氣降水的入滲補給，水位隨季節(jié)變化明顯，水位年變幅0.8～1.5 m，水文地質條件中等。

2 施工技術方案

2.1 基坑支護

為確?；邮┕さ陌踩院头€(wěn)定性，進行基坑支護的詳細規(guī)劃和實施。對施工區(qū)域進行詳盡的地質勘察和測量，以了解土壤結構、地下水位、地下管線等重要信息，為基坑支護的設計提供準確的數(shù)據支持。對施工現(xiàn)場進行徹底的清理和平整，移除可能影響基坑支護施工的障礙物，確保施工區(qū)域的安全和整潔。在排除所有潛在的影響因素后，根據基坑支護的設計圖紙，確定基坑的邊界和支護結構的位置，進行精確的放線定位并標記。在基坑支護結構的施工過程中，按照科學的施工順序進行。首先，安裝基坑的圍護結構，如鋼板樁、地下連續(xù)墻等，為基坑周邊土體提供有效的支撐。隨后，根據基坑的深度和土壤條件，選擇合適的支撐方式，如內支撐或錨桿支撐，并嚴格按照設計要求進行安裝和固定。

在安裝過程中，嚴格控制施工質量，確保每個環(huán)節(jié)的準確性和可靠性。特別是對于支撐結構的安裝和固定，應采用先進的施工技術和設備，確保支護結構的穩(wěn)定性和安全性。同時，密切關注基坑的變化情況，通過監(jiān)測和記錄基坑的位移、沉降等數(shù)據，及時發(fā)現(xiàn)并處理可能存在的安全隱患[3]。在基坑開挖過程中，遵循“分層開挖、分層支撐”的原則，確?；拥姆€(wěn)定性和安全性。最后，在基坑開挖完成后，根據設計要求進行基坑的回填和恢復工作，確?；蛹捌渲苓叚h(huán)境的穩(wěn)定和安全。整個基坑支護的施工過程嚴格按照相關規(guī)范和標準進行，以確保工程的安全和質量。

2.2 鋼板樁沉入與插打

完成上述工作后，進行鋼板樁沉入與插打，擬投入該工程的鋼板樁為NSP-IVw型鋼板樁，其截面如下圖1所示。

對應的截面參數(shù)特征值如下表2所示。

在掌握鋼板樁各項參數(shù)的基礎上，檢查鋼板樁的質量和完整性，確保鋼板樁沒有損壞、變形或銹蝕等問題。在沉入與插打鋼板樁時，為減少鎖口摩擦，通常會在鎖口內涂抹膏狀黃油物質，再進行插打。

在鋼板樁沉入與插打前的準備工作中，定位鋼板樁是一個至關重要的步驟。準確而穩(wěn)定的定位不僅能確保整個圍堰結構的安全性和穩(wěn)定性，還能極大提高施工效率。如果有必要，可以在定位樁上放置鋼制圓弧導框來輔助校正[4]。鋼制圓弧導框的設計應根據鋼板樁的尺寸和形狀來定制，以確保其能夠緊密貼合鋼板樁的鎖口，以提供有效的導向和校正作用。在放置導框時，應確保其水平、穩(wěn)固，并與定位樁緊密連接。

在打樁過程中，需要重點關注鋼板樁的傾斜度。傾斜度過大不僅會影響鋼板樁的插打效果，還可能對整個圍堰結構的安全性造成威脅。如果發(fā)現(xiàn)鋼板樁的傾斜度超過規(guī)定的標準（如傾斜角度gt;2‰），就不能再使用拉齊的方式進行校正。因為此時鋼板樁已經深入土層，強行拉齊可能會對樁身造成損傷，甚至導致樁身斷裂，所以應將傾斜的鋼板樁拔出，重新進行插打。

重新插打時，需要仔細檢查鋼板樁的鎖口和表面，確保沒有損壞或變形。同時，應重新調整打樁機的位置和角度，確保新插打的鋼板樁能夠準確、垂直地插入土層中。在插打過程中，還需要不斷使用鋼制圓弧導框進行校正，確保鋼板樁的傾斜度始終控制在規(guī)定的范圍內。

完成鋼板樁沉入與插打后，對其進行質量驗收，驗收標準如下表3所示。

完成且通過驗收后，方可實現(xiàn)對鋼板樁的沉入與插打施工。

2.3 基坑開挖與內支撐拼裝

完成上述施工后，采用基坑開挖與內支撐拼裝的方式，搭建承臺圍堰結構。根據基坑土質不同，開挖方式可分為人工開挖和機械開挖，在開挖過程中，應首先進行開槽和支撐工作，然后再進行挖掘。同時，應分層開挖，每層開挖的深度應合理控制，以避免超挖。在施工過程中，要注重對地基的強度及穩(wěn)定性的檢測工作。開挖后的土方不能隨意堆置，只能留下部分作為回填材料，多出來的土方必須運往棄土場，以避免影響施工[5]。同時，為避免坑壁滑塌，應視土壤條件和坑溝的深度，在坑頂兩側規(guī)定的距離（通常為1.0 m）之內禁止堆土。

根據工程方的實際情況，該項目施工共設置三道內支撐。其中第一道內支撐腰梁采用2HM400×300 mm型鋼，斜向支撐采用φ 426×6 mm鋼管，垂直對撐采用φ 529×8 mm鋼管。第二、三道內支撐腰梁采用2HN700×300 mm型鋼，斜向支撐1、斜向支撐2采用2HM400×300 mm型鋼，斜向支撐3采用2HM450×300 mm型鋼，垂直對撐采用φ 630×8 mm鋼管。為了使鋼管受到均勻的受力，在與腰梁相接的位置焊接加強板。

基坑開挖至標高+900.977 m，拼裝第一道內支撐，抄墊內支撐與鋼板樁之間空隙，開挖至標高+897.777 m，拼裝第二道內支撐，重復上述步驟，開挖至標高+894.477 m，拼裝第三道內支撐，開挖至坑底標高892.977 m，澆筑封底混凝土。在此過程中，按照下述公式，計算封底厚度，如下計算公式所示。

（1）

式中：——干封系數(shù)；——最大滲流梯度（m）；——水容重（kg/m3）；——混凝土容重（kg/m3）；——封底厚度（m）。上述公式中，可以用下述公式計算得到。

（2）

式中：——基坑深度（m）。將計算后的值代入公式（1），得到封底厚度，并按照規(guī)范進行混凝土澆筑，以此完成基坑開挖與內支撐拼裝。

2.4 基坑回填與鋼板樁拔除

當基坑底部的封底混凝土經過充分養(yǎng)護，達到設計規(guī)定的強度后，可以開始拆除第三道內支撐，逐步釋放基坑側壁的壓力，同時確?；咏Y構的穩(wěn)定。

在此基礎上鑿除樁頭，樁頭是樁身露出地面的部分，需要按照設計要求進行切割和處理。在承臺與鋼板樁之間的空隙，可以采用回填砂漿的方式，填充空隙，增加基坑底部的穩(wěn)定性?；靥钔瓿珊?，設置好必要的支撐和模板。當混凝土冠梁受力達到設計要求后，即可進行第二道內支撐的拆除，拆除前需要進行檢查和確認，確保安全后再進行作業(yè)。同時，在圍堰內填土至第一道內支撐下方50 cm的位置。填土過程中應注意控制填土的密實度和均勻性，確保不會對基坑結構造成不利影響。填土完成后，拆除第一道內支撐。

完成內支撐的拆除后，依次拔除鋼板樁。在此過程中，使用鉆桿直接在鋼板樁頂部進行打孔，并在孔內加入導柱和潤滑液壓樁頭，使樁在推拔過程中與土壤的摩擦力減小，進而順利拔出。

3 施工成果質量驗收

按照規(guī)范完成神農湖大橋主墩承臺鋼板樁圍堰工程的施工后，對工程項目進行質量驗收，在此過程中，應明確內支撐對于避免附近建筑物和地下管線的損害至關重要。在深基坑施工中，由于開挖深度較大，土體的側壓力也會相應增大，內支撐可以有效地抵抗這種側壓力，保持基坑的穩(wěn)定。因此，將內支撐剛度作為檢驗工程質量的關鍵指標，計算內支撐應力，如計算后的內支撐應力＜標準值，說明內支撐剛度較高，可以滿足工程需求。反之，如計算后的內支撐應力gt;標準值，說明內支撐剛度較低，內支撐應力較高，整體結構支撐效果不佳。

采用Midas計算內支撐結構內力，由于第三層腰梁最大均布荷載＜第二層腰梁最大均布荷載lt;第一層腰梁最大均布荷載，因此，只需要檢驗第一道內支撐位置的支撐應力，確保其達到工程質量驗收標準后，即可證明施工后鋼板樁圍堰的穩(wěn)定性滿足需求。

計算前，對腰梁型鋼的基本參數(shù)進行分析，相關內容如下表4所示。

（3）

式中：——內支撐的折算應力（MPa）；——腹板和翼板相交位置應力值（MPa）；——腰梁最大剪應力值（MPa）。

完成計算后，查表要求結構的折算應力應滿足lt;259 MPa，以此為標準，在圍堰結構上第一道內支撐位置隨機選擇測點，進行內支撐剛度的校驗，檢驗結果如下圖所示。

從上述圖2所示的結果可以看出，所選的測點應力值均滿足lt; 259 MPa的校驗需求，說明設計的施工成果應用效果良好，施工后支撐結構剛度較高，可以滿足質量驗收需求。

4 結束語

橋梁承臺超大深基坑的施工環(huán)境復雜，涉及的水文地質條件多變，施工風險較高。鋼板樁圍堰作為一種臨時性的支護結構，能夠有效地抵抗周圍土體的側向壓力和水壓力，確?；拥姆€(wěn)定性和施工的安全性。因此，該文以神農湖大橋主墩承臺鋼板樁圍堰工程為例，通過旋挖鉆機引孔、鋼板樁沉入與插打、基坑開挖與內支撐拼裝、回填與鋼板樁拔除，完成了城市橋梁承臺超大深基坑鋼板樁圍堰施工技術的研究。該研究旨在通過此次設計，為基坑圍堰施工提供進一步的技術指導與支持。

參考文獻

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