鋼板樁支護在深基坑開挖中的應用

李瑄 樊龍飛

摘 要：近年來，在深基坑開挖中，施工區域經常受到周邊建筑物的影響，其影響因素主要有開挖邊坡坡比、基坑降水、邊坡穩定。本文以張家港四干河閘站改建工程施工為實例，對類似的工程情況進行了分析，介紹了鋼板樁支護在深基坑開挖中的具體應用。

關鍵詞：深基坑;鋼板樁支護;應用

1 工程概況

張家港市四干河閘站改建工程位于張家港市東北部四干河與長江交匯處，距離老四干河閘約400m。四干河閘站改建工程包括四干河泵站、四干河節制閘、配套管理所等建筑物。節制閘、泵站采用平行布置的方式。節制閘布置于四干河主河道位置，泵站布置于河道北側。兩建筑物之間設置導流墻，建筑物上下游側設置翼墻與引河相連接。泵站中心與節制閘中心距離為33.1m，兩建筑物之間設置導流墻，其長度70.0m，最寬處7.15m，建筑物上下游側設置翼墻與引河相連接。

工程場地位于揚子準地臺下揚子—錢塘沉降帶的江陰—礪山隆起的東南部，基底由中-下泥盆系茅山群雜色砂巖組成，上覆第四系粘性土、砂土層，第四系厚度大于300m。場地東北側19km有南通～新佘斷裂，東南側45km有湖蘇斷裂，西北側約10km有和橋～北涸斷裂，其間為一相對完整地塊。屬新華夏系第二巨型隆起帶，構造以華夏系及華夏式構造為主，本區第三紀以來的新構造運動以持續緩慢沉降為主。

2 基坑降排水

（1）明水排除：圍堰內河水抽排結束后，在河道兩側和中心位置采用挖掘機開挖排水龍溝，排水龍溝在基坑兩端匯合，挖集水坑，架立2臺15kW泥漿泵抽水。

（2）地下水位降低：降低地下水作用可保證邊坡穩定，同時保證基坑開挖后，在干地上施工，施工人員和機械對地基的擾動小、施工方便。

節制閘基坑底高程最低挖至-2.3m，泵站基坑底高程最低挖至-5.4m，均位于粉質壤土層。通過總涌水量計算后，圍繞閘站及翼墻基坑四周布置26口降水井，管井直徑30cm，井深20m，井距15m（長江側一排降水井位加密，為10m間距），降水井離建筑物底板5m以上布置。

（3）管井內水和雨水及基坑表層水的排除：在兩側新建大堤6.5平臺上按30m間距磚砌集水槽，Φ300波紋管連通集水槽，形成集水和送水通道，將管井水和明排水送至內河中。

基坑開挖后，如基坑局部滲水較多，可采用輕型井點降水方法局部降低地下水。

3 基坑開挖施工技術

本工程基坑開挖分段、分層開挖，同時按照施工總計劃安排，土方工程施工充分考慮與主體工程施工的穿插，遵循先重點后附屬的原則。

3.1 主要工程量

本工程基坑及護砌土方開挖總量為64376 m3（含淤泥開挖和保護層土方），內河側河道土方開挖48840 m3。

3.2 基坑土方開挖的施工順序和施工程序

本工程為原節制閘向長江方向約400m位置重建，在上下游圍堰之間土方開挖面積大，開挖工作量大，總開挖土方量超過10萬m3，施工強度較高，是整個工程工期控制的關鍵。為保證水下工程按期完成，在具備基坑土方全面開挖條件時，布置2個施工作業面，同時開挖節制閘、泵站站身基坑土方，投入足夠的土方施工機械和人員，加強現場施工管理，以保證基坑土方開挖階段性工期的實現。

（1）施工順序：土方開挖遵循先主后次施工順序，本工程中以泵站底板基坑土方開挖為主線，節制閘底板基坑、翼墻基坑、上下游護砌河道土方開挖為輔線。

（2）基坑土方開挖施工程序：清理表層浮（淤）土→機械第一期開挖基坑土方（從原河床淤泥下開挖至標高-1.0）→基礎樁基、地連墻施工→機械第二期開挖基坑土方（從標高-1.0開挖至標高-5.4，根據施工要求預留保護層或覆土厚度）→人工開挖保護層土方。

3.3 土方運輸通道

在西側新老江堤交匯處修建一條泥結碎石馬道，寬5m，作為土方運輸通道。

3.4 施工機具配備

施工機械的選擇：根據本工程的土質情況、工期要求、現場交通條件、施工成本等多方面因素綜合考慮，閘站基坑及上下游翼墻基坑土方開挖采用挖掘機開挖，自卸車運輸的方案。

根據當地水文、氣象資料，考慮不利氣候條件干擾和不確定因素影響，配足土方工程施工機械以保證施工安全、工期、質量要求，因基坑土方開挖總方量為64376m3，河道土方開挖48840m3，安排2臺220型挖掘機，配備雙橋自卸車10輛、1臺160型推土機。

3.5 基坑土方開挖方法

（1）基坑內淤泥排除：由于基坑土方上表層為浮淤，需清除，利用高壓水槍配合泥漿泵沖至棄土區內。

（2）基坑內土方開挖：基坑內土方約64376m3，由于基坑表層土含淤泥質土，地基承載力低，在內河側鋪一條泥結碎石下堤馬道，并調配100塊厚30mm鋼板作為運土道路之用，基坑開挖采用挖掘機配合自卸車，高差較小的基坑采用放坡明挖（坡比1∶3，局部坡比1∶2）;深基坑則采取支護措施后開挖。

基坑土方分2期開挖，第一期開挖土方標高至高程-1.0m，第二期土方開挖待基礎樁、地下連續墻等基礎工程完成后開挖至-5.4m，保護層土方采用人工開挖。基坑土方開挖過程中嚴格控制各時段開挖面高程和尺寸，采取分段開挖，建筑物分塊施工，機械開挖時確保基礎樁基施工所需的覆土厚度和保護層土方厚度，棄土運至附近棄土區。

3.6 深基坑支護方案

3.6.1 支護原因

主要原因有2個，一是土方邊坡穩定對泵站西側長江大堤安全的影響，必須確保長江大堤安全，鋼板樁可提高邊坡穩定，且樁身穿過深層滑動面，防止邊坡坍塌及深層滑動;二是基坑降水會加速大堤不均勻沉降，導致堤身開裂，鋼板樁可阻止降水井對堤身沉降的影響。

開挖后因泵站底板基坑與堤身護砌高差較大（泵站基坑底標高為-5.4，大堤底格埂頂標高4.2，基坑邊距大堤底格埂14m，高差達9.6m），放坡明挖安全坡比不足，為基坑安全，同時保留原坡面護砌，根據設計要求，在泵站基坑西側施打15m拉森Ⅲ型鋼板樁支護（鋼板樁頂標高1.0，底標高-14.0），鋼板樁總長度53延米（沿站身順水流方向30m，上下游各延伸11.5m）。

為安全起見，先開挖泵站底板，泵室側空箱岸墻底板待泵站出水流道層頂板砼施工結束后，在鋼板樁與泵站邊墩之間采用頂撐支護后再進行開挖。

3.6.2 施工順序

（1）對泵站底板土方開挖至標高-5.4，空箱岸墻部分按設計要求保留部分土方。

（2）待泵站邊墩施工至標高3.0（出水流道層頂板）后，采用頂撐加固（頂撐采用300型工字鋼，水平間距1m布置，共設31道，每道長約12m，頂撐布置在標程0.0處）。

（3）頂撐加固完成后，對泵站空箱岸墻側剩余土方進行開挖，施工空箱岸墻，待岸墻施工至標高1.0以后，及時對岸墻與鋼板樁之間間隙進行土方回填至標高0.5。

（4）拆除頂撐與鋼板樁。

3.7 拉森Ⅲ型鋼板樁施工方法

（1）在打樁過程中，為保證垂直度，用全站儀在2個方向加以控制。為防止鎖扣中心平面位移，在打樁進行方向的鋼板樁鎖口處設卡板，阻止板樁位移。同時在圍檁上預先算出每塊板樁的位置，以便隨時檢查校正。

（2）打樁時打設第一、二塊鋼板打入位置和方向要確保精度，每打入1m測量1次。

（3）在插打過程中，由于鋼板樁鎖口與鎖口之間縫隙較大，而鋼板樁下端有土擠壓、上端自由，總會使鋼板樁產生遠離向第一根鋼板樁方向傾斜，因此，必須對鋼板樁的垂直度進行控制，傾斜度控制在15mm以內，否則就要采取糾偏措施，主要采用修鑿樁尖斜度、打入楔形板樁等糾偏措施。

3.8 鋼板樁拔除

待空箱岸墻施工至標高1.0，土方回填按設計規范要求層層壓實至標高0.5后，對鋼板樁進行拔除。拔樁選用振動拔樁機、吊車配合，并符合下列規定：① 拔樁前用拔樁機卡頭卡緊樁頭，使起拔線與樁中心線重合。② 拔樁開始略松吊鉤，當振動機振動1～1.5min后，隨振幅加大拉緊吊鉤，并緩慢提升。③ 鋼板樁起到可用吊車直接吊起時，停振。鋼板樁同時振起幾根時，用落錘打散。④ 振出的鋼樁及時吊出，起吊點必須在樁長1/3以上部位。⑤ 拔樁過程中，隨時觀察吊機尾部翹起情況，防止傾覆。⑥ 鋼板樁逐根試拔，易拔樁先拔出。起拔時用落錘向下振動少許，待鎖口松動后再起拔。⑦ 鋼板拔出后樁孔及時用砂填實。