富水砂卵地層深基坑鋼板樁施工技術研究

陸小利

【摘 要】科學技術伴隨經濟的發展而不斷進步，隨著建設領域規模的不斷擴大，深基坑施工技術在不斷的完善，其技術研究的意義無論是在經濟上還是技術上對建筑施工都有著舉足輕重的作用，而鋼板樁施工又是深基坑支護技術最為常見技術之一。它在深基坑施工中發揮的作用難以替代，特別是針對特殊地層其施工技術值得探討研究。下面以鄭萬項目北汝河特大橋富水砂卵地層深基坑鋼板樁施工為例進行總結，希望對類似工程施工者能提供一定幫助。

【關鍵詞】富水；砂卵地層；鋼板樁；施工技術

1 工程概況

北汝河特大橋位于河南平頂山境內，根據鉆探揭露，結合區域地質資料對比分析，橋址區內地層較復雜，按其成因和時代分類主要有：第四系新近人工填土層（Q4m1）；第四系上更新統（Q3a1+p1）沖洪積形成的黏性土、砂類土及圓礫土，巖性層理規律較強；下伏基巖為第三紀（N1）泥質砂巖、含礫砂巖和泥灰巖。橋址區內不良地質為松軟土，地層中粉質黏土、粉土、粉砂、細砂全線分布普遍，結構松軟，壓縮性高、強度低，工程特性差，易產生過大，不均勻的沉降。橋址區地表水主要為北汝河河水，及支流河水、溝渠水等；地下水主要為第四系孔隙潛水和弱承壓水，主要受地表河流及大氣降水補給，地表、地下水互為補給并接收大氣降水，水量隨季節變化，勘測時期地下水埋深約為0.5-26m。北汝河干流每年7-9月為汛期，橋址控制流域匯水面積F=4800Km2，Q1%=9350m3/s，H1%=101.92m，V1%=2.1m/s。石河橋址控制流域匯水面積F=237.8Km2，Q1%=1290 m3/s，H1%=106.36m，V1%=3.18m/s。

2 支護方案的確定

根據地質條件，結合工期進度，選取鋼板樁支護方案，深基坑開挖采用Ⅳ型拉森鋼板樁（B=400mm，H=125mm，t=13mm）支護。鋼板樁采用履帶式液壓挖土機的液壓振錘的錘機施打，開挖深度3.8m～5.0m，結合開挖深度及部分基坑周邊有堆載等情況，采用一道固定內支撐并在基坑底部加設一道臨時支撐，對基坑底部進行混凝土封底施工。圍檁采用雙拼200×200mmH型鋼圍檁，八字形斜撐。

3 施工工藝流程

主要工藝流程見圖1；

鋼板樁施工主要工藝介紹：

3.1 鋼板樁處理

鋼板樁施工前應檢查鋼板樁質量，是否扭曲、變形以及有無缺損，不合格的鋼板樁禁止使用。

3.2 場地平整

測量定位前應平整場地，保證樁位準確放樣和施工機械正常作業。

3.3 測量定位

按設計尺寸準確測量鋼板樁的插打位置，并灑出輪廓線，以便插打時準確定位。

3.4 鋼板樁插打

鋼板樁采用逐片插打逐漸糾偏直至合攏，插打時利用挖掘機或吊車附帶鋼絲繩吊起后，液壓振動捶夾板夾住鋼板樁到位，按要求沿承臺四周每邊外放1.2m要求，振動錘邊振動邊插打。為了確保插打位置準確，第一片鋼板樁要從兩個互相垂直的方向同時控制，確保其垂直度在1%內，然后以此為基礎向兩邊插打。考慮到水位高的因素，轉交處使用特制角樁插打，整個承臺鋼板樁形成一個整體，達到安全止水的最佳效果。

3.5 鋼支撐結構形式

為了確保基坑開挖及鋼板樁安全可靠，鋼板樁支撐尤為重要。沉樁完畢后，基坑小于5m的深基坑距鋼板樁頂向下1.5m位置處放出橫梁安裝標高位置，焊接2cm厚鋼板牛腿12個，四周每邊3個；其次，四周焊接鋼板牛腿完成后，安裝I36工字鋼做內部圍檁，在順橋采用I36工字鋼進行對向支撐，圍檁四角用I36工字鋼焊八字形對撐。對于>5m的深基坑在基坑底部安裝鋼立柱進行臨時支撐，并在基坑底部用混凝土進行封底，待封層砼達到75%強度后拆除臨時支撐鋼柱，進行承臺施工。

3.6 拔除鋼板樁

基礎施工完畢后，抽干基坑積水，用干粘土回填基坑，采取分層夯實填至基礎頂，待回填沉降穩定后，采用打樁機依次拔除鋼板樁并及時用細砂填塞縫隙。鋼板樁采用逐片插打逐漸糾偏直至合攏，插打時利用挖掘機或吊車附帶鋼絲繩吊起后，液壓振動捶夾板夾住鋼板樁到位，按要求沿承臺四周每邊外放1.2m要求，振動錘邊振動邊插打。為了確保插打位置準確，第一片鋼板樁要從兩個互相垂直的方向同時控制，確保其垂直度在1%內，然后以此為基礎向兩邊插打。考慮到水位高的因素，轉交處使用特制角樁插打，整個承臺鋼板樁形成一個整體，達到安全止水的最佳效果。

3.7 施工注意事項

（1）施工中設專職安全員全過程旁站，隨時檢查無異常情況后方準下基坑操作，發現問題及時通知通知現場人員撤離；

（2）施工作業時，機械設備需安全穩固，且機械作業范圍、材料堆放、施工人員不得侵入道路內；

（3）鋼板樁拔除時，基坑及機械作業范圍內不得站人。

4 受力計算

根據設計院提供的地勘報告，按照地質情況選擇土體的相關參數，其土的重度加權平均值為γ=18.8KN/m3，內摩擦角φ=32°，開挖深度按5m及最大開挖深度6.9m單獨計算，地面荷載取q0=20KN/m2（綜合考慮施工車輛及材料、物資堆放等），支點距地面距離ha=1 m，根據《建筑施工計算手冊》第二章基坑支護工程，依本工程實際特點，采用Ⅳ型拉森鋼板樁，單層支撐板樁墻計算。拉森Ⅳ型鋼板樁 W=2034cm3，[f]=200MPa

4.1 開挖深度按最不利5m為例計算作用在板樁上的土壓力強度（壓力圖見圖2）

Ⅳ型鋼板樁能滿足要求。

4.2 根據地質資料，由于該部位為富水地段在計算是需要考慮基坑底部的隆起、基坑底管涌驗算、坑底滲水量計算。

（1）基坑底部的隆起驗算

考慮地基土質均勻，依據地質勘察資料，其土體力學指標如下：

r=19 KN/m3，c=21.1Kpa，q=20KN/m2

由抗隆起安全系數K=2πC/（q+rh）≥1.2

則：h≤（2πC-1.2q）/1.2r

≤（2*3.14*21.1-1.2*20）/1.2*19

≤4.8m

即鋼板樁周圍土體不超過4.8m時，地基土穩定，不會發生隆起。實際施工中，盡量減小坑沿堆載，同時適當降低板樁側土體高度，以避免基坑底部的隆起。

（2）基坑底管涌驗算

根據不發生管涌條件：

K=（h'+2t）r'/ h'rw≥1.5

r'=rs-rw=18.8-10.0=8.8KN/m3，t=4.0m h'=8.0m rw=10.0 KN/m3

則K=（（8+2*4）*8.8）/8*10

=1.76>1.5

即當鋼板樁入土深度超過4m時，目前采用鋼板樁最大開挖深度為5m，選用9m的鋼板樁，最小入土深度超過4m，不會發生管涌。

（3）坑底滲水量計算：

Q=K*A*ι= K*A* h'/（ h'+2t）

根據地質資料，土的綜合滲透系數取0.08m/d

則Q=（0.08*17*9.3*6.9）/（6.9+2*5）

=5.16m3

根據其滲水量的大小，為到達較好的降水效果利于承臺施工，在承臺外側與鋼板樁之間設置4個集水井。

5 結語

上面是針對富水砂卵地層深基坑鋼板樁施工實例，充分結合特殊地質情況，采用鋼板樁進行支護，在施工過程中需要加強位移觀測，從而進一步達到安全施工的目的，希望利用鋼板樁自身的特點，將鋼板樁作為一種較成熟的施工支護形式，能利用到有同類型施工環境的深基坑支護施工項目中。

【參考文獻】

[1]江正榮.《建筑施工計算手冊（第2版）》.中國建筑工業出版社.2007.7.

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