軟土地層橋梁深基坑支護設計與施工技術要點分析

陳永標

（遠豐控股集團有限公司，浙江 溫嶺 317500）

市政工程中深基坑常處于密集的既有建筑物、道路橋梁、地下管線、地鐵隧道或人防工程的近旁，雖屬臨時性工程，但其地質及周邊環境復雜，其技術復雜性卻不亞于永久性的基礎結構；特別是在軟土地層橋梁的施工，若基坑結構設計不合理、施工中不能有效控制安全質量，不僅危及基坑本身安全，還將導致臨近的建構筑物、道路橋梁和各種地下設施等下沉、變形、開裂等，造成巨大損失。另外，深基坑工程支護結構設計一般以開挖施工時的諸多地層技術參數、支護結構類型等為依據，開挖施工過程中往往會使支護結構產生內力和位移以及引起基坑內外土體變形，發生種種意外變化，設計和施工時均要充分考慮各種不利情況。

1 基坑支護結構和支撐體系的類型

1.1 基坑支護結構類型

基坑支護結構按照計算受力性質不同主要可分為三類：重力式、懸臂式、支撐式。通過地層參數、周邊施工環境、周轉材料的供應情況以及工期、安全質量等要求選取合理的支護結構類型。

水泥土攪拌樁和土釘墻支護是目前5m 至10m 范圍以內軟土地質深基坑首選的支護形式，當土層條件較好時，深度15m 左右基坑也可使用。水泥攪拌樁支護結構既能擋土又能擋水，而土釘墻支護結構較多地應用于地下水位較低或者地下水位能夠被疏干降低的區域。水泥土攪拌樁支護結構布置型式較為常用的有實體式、空腹式、格構式等類型，既可采用漿噴也可以粉噴。土釘墻可以單獨使用，也可以與其它支護型式聯合使用。

對于5～10m 深軟土基坑、且周邊環境較為復雜，常采用鉆（沖、挖） 孔樁、鋼筋混凝土預制樁等類型支護結構形式，如需防滲止水時，則可在圍護樁外側輔之以水泥土攪拌樁、化學灌漿或高壓注漿形成止水帷幕。

用鋼板樁或H 型鋼樁加內支撐支護結構在橋梁承臺深基坑施工領域應用較為廣泛，其施工工藝簡單，材料可周轉使用、施工工期較短、自身能形成止水帷幕，綜合成本較低。

當基坑深度大于10m 時，也可考慮采用地下連續墻、鋼筋砼排樁支護結構形式，并根據需要設置支撐或錨桿。

1.2 支撐體系型式

常用的支撐體系按其受力性能和基坑只存可分為單跨壓桿式、多跨壓桿式、雙向多跨壓桿式、水平桁架式、水平框架式、豎向斜撐、平面斜角撐、井字撐與斜角撐結合等多種形式；支撐結構設計時依據支撐受力模型選用鋼管、型鋼等截面類型，依據受壓構件分析其布置形式對桿件平面內和平面外計算長度的影響，使桿件雙向受壓承載力接近一致。

2 軟土地層深基坑支護鋼板樁設計及施工技術要點分析

2.1 鋼板樁結構形式

工程行業鋼板樁一般采用熱軋U 型鋼板樁，其設計依據為國標《熱軋U 型鋼板樁》GBT 20933-2007；深基坑支護設計時一般采用拉森Ⅲ型和拉森Ⅳ型，且拉森Ⅳ型鋼板樁因其剛度大、租賃范圍廣應用更為廣泛。

熱軋U 型鋼板樁截面形式：

常用熱軋U 型鋼板樁截面尺寸及截面特性：

2.2 鋼板樁支護結構簡要計算原理

支護結構計算時其主動土壓力和被動土壓力計算、嵌固深度計算、支撐軸力計算等一般依據《建筑基坑支護技術規程》JGJ 120-2012 中朗肯土壓力計算原理等有關規定；支護結構中內支撐及腰梁一般為鋼管或型鋼材料，其受彎、受壓彎計算一般依據《鋼結構設計標準》GB 50017-2017 中有關要求。

表中型號（寬度×高度）：400×125 為拉森Ⅲ型鋼板樁，400×170 為拉森Ⅳ型鋼板樁。

2.3 鋼板樁支護結構施工要點分析

1） 鋼板樁打設：優先采用靜力壓樁，打設困難時再考慮采用振動沉樁。

2） 鎖口內應填充油脂等潤滑油；軟土且水位較高地段鋼板樁組拼時，在鎖口內填充防水混合料，咬合的鎖口再用棉絮、油灰嵌縫嚴密。

3） 樁孔處理：為及時回填樁孔，每拔高1m 后暫停引拔，振動幾分鐘讓土孔填實。鋼板拔出樁孔后，剩余的空隙應及時用1:1 水泥砂漿填實。

4） 基坑開挖：基坑開挖應遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖”的原則；基坑周圍地面設置臨時排水溝，應避免漏水、滲水進入坑內；靠現狀路面的基坑側壁頂部1m 范圍內不得通行車輛，且1m 外車輛荷載不得超過11Kpa。其它基坑側壁頂部2m 范圍內不得堆載（如翻挖土），且2m 外隊在不得超過10Kpa；基坑開挖過程中應采取措施防止碰撞支護結構、工程樁或擾動基底原狀土；發現異常情況時，應立即停止挖土，并應立即查清原因和采取措施，方能繼續挖土；開挖至坑底標高后，坑底應及時滿封閉并進行基礎施工。

5） 鋼板樁的拔除：鋼板樁系多次重復使用的設備，基礎或墩身筑出水面后即可拔出鋼板樁，拆除圍堰。拔樁時，可先用振動錘將板樁鎖口振活以減小土的阻力，然后邊振邊拔。對較難拔出的板樁可先用柴油錘將樁振打下100～300mm，再用振動錘交替振打、振拔。有時，為及時回填拔樁后的土孔，在把板樁拔至此基礎底板略高時暫停引拔，用振動錘振動幾分鐘，盡量讓土孔填實一部分。起重機應隨振動錘的起動而逐漸加荷，起吊力一般略小于減振器彈簧的壓縮極限。供振動錘使用的電源應為振動錘本身電動機額定功率的1.2～2.0 倍。對引拔阻力較大的鋼板樁，采用間歇振動的方法，每次振動15min，振動錘連續工作不超過1.5h。拔出的鋼板樁應清刷干凈、修補整理、涂刷防銹油；堆放時應按板樁類型、長度分別編號、登記、堆放整齊。

3 動態設計和信息化施工

深基坑工程是土體與圍護結構體系相互作用的一個動態變化的復雜系統，依靠理論分析和經驗估計是難以把握在復雜的開挖和降雨等條件下基坑支護結構和土體的變形破壞；也難以完成可靠而經濟的基坑設計。特殊地質情況下因為這里存在著許多不確定因素，通過施工時對整個基坑工程系統的監測，可以掌握其變化的態勢，利用監測信息的反饋分析，就能較好地預測系統的變化趨勢。當出現險情預兆時，可作出預警，及時采取措施，保證施工和環境的安全；當安全儲備過大時，可及時修改設計，削減圍護措施，通過反分析，可修改設計模型，調整計算參數，總結經驗，提高設計與施工水平。

4 結語

在軟土地層深基坑支護工程中，由于設計不合理、施工不當等原因，經常發生基坑垮坍、建筑物及路面塌陷或開裂、基底隆起等等工程事故，直接影響施工進度和工程造價，甚至危及人們的生命財產安全。所以在施工中應遵循有關規范和設計要求，加強安全監控與檢查工作，做好軟土地層深基坑支護工程。