鋼板樁圍堰在高地下水位深基坑施工中的應用

□鄧小峰 □侯志鵬 □高彥福（中國水利水電第十一工程局有限公司）

1 工程概況

黃河南引特大橋正線里程DIK412+062.27～DIK417+453.54,全長5.391km。主要包括166個承臺施工，156孔32m雙線簡支箱梁；6孔24m雙線簡支箱梁；1聯跨度（40+56+40）m預應力混凝土連續梁。

本段處于河流比較發育的地區所形成的沖積平原和階地地區。地質情況比較復雜，主要為黏土、粉質黏土及具有濕陷性的黃土，其濕陷系數為0.15×10-1～0.71×10-1。由于沿線地下水較為豐富，地面徑流較大，在基坑開挖過程中常常受到水的沖刷、浸泡。

2 施工方案選定

原設計要求承臺開挖采用無擋有水形式，開挖邊坡坡比定為1:1，但在施工過程中坍塌現象嚴重，在不斷對坍塌的邊坡進行修整后，實際邊坡放坡坡比已達1:2.50以上。根據現場實際情況，大部分墩臺穿越村莊，民房、道路，基坑放坡開挖受征地寬度不足影響，無法采取放坡開挖施工，且基坑開挖后滲水、流砂情況比較嚴重，也造成基坑邊坡坍塌。在此條件下清除承臺底板時，施工人員很難將淤泥清除干凈，對施工安全、質量及施工工期造成很大影響。為了確保施工方便，對承臺邊線外側采用鋼管樁支護，在背后采用竹夾板形式進行支擋，取得了一定的效果，但是由于受承臺開挖邊坡一再坍塌的影響，承臺施工周期長達70d。

為保證基坑開挖的順利進行，嘗試采用井點降水法進行基坑開挖，但由于黃河南引特大橋屬黃河濕地，地下水水位較高，降水只對地表水及其地下3m以內的地下水有效，基坑開挖深度平均為6～9m，降水過程中依然造成基坑周邊坍塌，如加大排水量除各種費用大量增加外，隨著降水影響半徑的加大，必然導致附近居民生活用水受到影響和建筑物基礎產生不均勻沉降，所以采用井點降水法施工也不能達到預期效果。

在施工研究的基礎上，采用阻水支擋效果較好的拉森鋼板樁對承臺基坑進行支護。自打鋼板樁到承臺施工完畢鋼板樁拆除，平均施工周期為15d，大大低于放坡開挖70d的工作效率，同時由于拉森鋼板樁優良的封閉效果，承臺墊層混凝土施工后承臺鋼筋得以在一個良好的平臺上作業，避免了鋼筋和混凝土的污染，保證了承臺的施工質量。

3 鋼板樁施工要求

3.1 主要施工方法

承臺基坑開挖采用鋼板樁支護配合挖掘機進行垂直開挖，人工清底、鑿除樁頭。

結構混凝土施工，采用大塊定型鋼模板，鋼管、方木支撐加固體系，混凝土泵送入模。

鋼筋在加工車間加工，平板車運到現場，基底檢查合格后，精確放樣定位，現場綁扎。承臺模板采用廠制大塊鋼模，面板厚6mm，外壁加豎、橫向加勁肋，外加環向槽鋼加勁肋，分塊在現場拼裝，螺栓聯結，外側支撐。

3.2 鋼板樁支護施工

3.2.1 鋼板樁的選用

在工程施工中使用的鋼板樁主要有槽鋼樁及拉森鋼板樁。根據鋼板樁性能對比，槽鋼樁施工簡單，造價較低，防水性能差，且周轉次數較少；拉森鋼板樁造價相對較高，但其防水性能較好，且周轉次較高，適用于地下水較豐富地段。根據本標段水文地質特點，結合鋼板樁的特性、施工方法等進行考慮，在施工時選用型號為拉森Ⅳ鋼板樁支護施工，單根長度12m。

3.2.2 鋼板樁施工順序

鋼板樁施工放線→地表1m深度范圍內土方開挖→打設鋼板樁→焊接圍囹→基坑內土方開挖→基坑排水、鋼筋澆筑混凝土施工→基坑回填→拔除鋼板樁

3.2.3 鋼板樁施工方法

在施工前，先對施工場地進行平整，測量人員按照承臺設計邊線外放1m進行鋼板樁施工線放樣，并計算開挖深度，根據開挖深度確定打樁深度。在測量放線并經核查無誤后采用液壓打樁機打樁，打樁深度一般為伸入承臺底部≥2m。

鋼板樁從承臺的一角開始打，然后逐步向兩邊插打，最初的一、二塊鋼板樁的打設位置和方向要確保精度，以起到樣板的作用。每完成3m測量校正1次，確保同一邊線的鋼板樁在同一直線上。鋼板樁合龍需經過精確計算，確定龍口位置，配置相應規格的異形鋼板樁。異形鋼板樁的角度和尺寸應經過現場實測，根據實際情況切割焊接，以確保整個圍堰的密封性。

鋼板樁施工完成后，應對鋼板樁進行鎖口加固處理。首先將基坑內0.50m深范圍內的土挖除，在此位置進行鋼板樁鎖口，鎖口采用兩根[32槽鋼背靠背焊接，在基坑上部設兩根對撐鋼梁，另外四角設四根角撐，撐于鎖口鋼梁上，將基坑長邊分成5段，間距約為2.50m，鋼梁及角撐采用兩根[32槽鋼背靠背焊接而成，梁長根據現場實際施工情況進行確定。支撐結構設計見圖1所示。

圖1 鋼板樁布置圖

鎖口完成后，采用長臂反鏟進行承臺基坑開挖。當基坑深度超過5m時，需在鋼板樁中部增加圍囹，以防止因土壓力較大，造成鋼板樁變形，影響施工安全。

4 鋼板樁施工工藝要求

第一，施工前首先進行導線控制點放樁，然后根據情況在設計承臺邊線外側1m處對拉森鋼板樁施工邊線進行放樣。

第二，施工放樣完成后，即開始拉森鋼板樁施工。采用打樁機吊起鋼板樁，人工扶正就位，將鋼板樁單樁逐根連續打入土中，施工時鋼板樁之間要相互扣緊，樁頂高程不宜相差過大。

第三，拉森鋼板樁全部打入土中后進行鎖口，鎖口槽鋼安裝在地面以下約50cm處，采用“口”字形32a雙槽鋼。

第四，鎖口焊接完畢后，采用長臂反鏟開始對基坑內的土方進行開挖，局部機械開挖不到的部位可采用人工配合反鏟進行開挖。

第五，為了保證鋼板樁的穩定，挖出的土應及時運走。并在承臺邊線3m范圍內不得有多余堆積物。

第六，開挖及混凝土澆筑過程中應注意避免撞擊鋼板樁，在承臺施工完畢后鋼板樁拔除前應先對基坑進行回填，避免因拔樁造成基坑坍塌。

5 鋼板樁施工過程注意事項

第一，在鋼板樁插打過程中應隨時測量監控，保證每根樁的傾斜度不超過2%，當偏差過大不能用拉齊方法調正時，應拔起重打。整個基礎施工期間，在挖土、吊運、扎鋼筋、澆筑混凝土等施工作業中，嚴禁碰撞支撐，禁止任意拆除支撐，禁止在支撐上任意進行切割、電焊操作，也不應在支撐上擱置重物。

第二，基坑回填后要及時拔除鋼板樁，以便重復使用。拔除鋼板樁時，先用打拔樁夾住鋼板樁頭部振動1-2min，使鋼板樁周圍的土松動，減少土對樁的摩擦阻力，然后慢慢的往上振拔。拔樁時注意樁機的負荷情況，發現上拔困難或拔不上來時，可先用柴油錘將樁振下100～300mm，再與振動錘交替振打、振拔。

6 基坑開挖與鋼板樁拔除

6.1 基坑開挖

基坑開挖前在基坑頂緣四周適當距離設截水埂，防止地表水流入坑內，沖刷坑壁。坑邊緣留有護道，靜載距坑緣≥0.50m，動載距坑緣≥1.00m。

基坑開挖采用CAT330挖掘機分層開挖，當開挖至離基底20cm時，停止機械開挖，改為人工進行開挖，以保證基底不被擾動。棄土由挖掘機裝15t自卸車運至指定的棄土場。

基坑開挖至設計標高后，再統一進行一次清底，檢查基坑標高。留出搭設腳手架和排水溝的位置。在基坑的一角設集水坑，采用水泵抽排至就近的排水系統內。施工時注意觀察坑緣頂面上有無裂縫，坑壁有無松散坍落現象發生并采取必要的措施，確保安全施工。

基坑開挖至設計標高后，采用手工鑿除和風動工具鑿除的施工方法，對樁基頂面多余的混凝土鑿除。首先使用風動工具將樁頭鑿除至距設計樁頂10～20cm的位置，然后改為手工鑿除直至設計樁頂標高。最后將樁身變形的鋼筋整修復原。

6.2 鋼板樁拔除

在基坑混凝土施工完成后應及時對基坑進行回填，并拔除鋼板樁。在深基坑拔樁過程中為了避免拔樁后邊坡向基坑方向坍塌，應先對基坑進行回填。基坑回填時必須對稱進行，填料符合設計和技術指南要求，采用振動夯和小型壓路機壓實，回填高度以低于承臺頂面10cm為宜。

7 結語

拉森鋼板樁在基坑開挖過程中，既起到了支撐加固的目的，又能起到防滲的作用，同時也確保了基坑的穩定。從施工情況看鋼板樁具有施工簡單、安全、施工進度快、耐久性良好，建設費用便宜、互換性良好，可重復使用，占地空間小，能為后續施工創造條件等優點。

采用鋼板樁支護，還具有顯著的環保效果，噪音污染小。對周圍環境影響較小，大量減少了取土量和混凝土的使用量，有效保護了土地資源。鋼板樁支護后期，在施工期間可以通過變形觀測對鋼板樁的位移進行有效控制，從而有效地保證了安全。