鞏東臣（中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司，山東 青島 266061）

工字鋼樁聯(lián)合集水明排技術(shù)在流砂地質(zhì)基坑開挖中的應(yīng)用

鞏東臣
（中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司，山東 青島 266061）

摘 要：本文以新建山西中南部鐵路通道嘶馬河特大橋樁基承臺基坑開挖為實(shí)例，簡要介紹工字鋼樁聯(lián)合集水明排技術(shù)在基坑開挖中的應(yīng)用。實(shí)踐表明，一定條件下該方法可以起到穩(wěn)定邊坡、排降水和控制流砂的作用，施工方便，節(jié)約資源，施工速度快。

關(guān)鍵詞：基坑；工字鋼樁；集水明排

一、工程概況

嘶馬河特大橋橋14#~26#墩靠近河道，樁基承臺基礎(chǔ)長11.1m，寬8.1m，地表以下2m~6m之間為砂土，2m以上為普通黏土，基坑開挖過程中出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，基坑局部垮塌，超出征地紅線，帶來施工干擾、成本增加，并且無法繼續(xù)施工，給施工帶來難度。

二、原因分析

基坑施工時(shí)王家莊村連續(xù)農(nóng)田灌溉，加上河道補(bǔ)給，地下水位上升至地面以下2m位置，地表以下2m~6m位置為砂土地質(zhì)，吸水飽和后重度加大，加之動水壓力影響，土體抗剪強(qiáng)度急劇降低，形成流砂現(xiàn)象，造成基坑邊坡失穩(wěn)，繼而垮塌淤埋。

三、方案選擇

首先受場地限制，繼續(xù)放坡開挖已經(jīng)不可能，必須增加基坑開挖圍護(hù)結(jié)構(gòu)；其次基坑開挖遇地下水影響，必須解決排降水問題?？紤]到實(shí)際工程中為臨時(shí)性支護(hù)結(jié)構(gòu)，要求施工方便快捷，且基坑面積小，挖深不大，場地有限，我們初步選定工字鋼樁、鋼板樁兩種方案。鋼板樁技術(shù)成熟、止水性好，施工方便、工期短等特點(diǎn)使其在具體工程中廣泛應(yīng)用。但鋼板樁為成品，機(jī)械設(shè)備要求高，考慮到現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備、庫存材料、基坑數(shù)量、施工條件和施工成本等因素，我們最終確定工字鋼樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

懸臂工字鋼樁剛度大、強(qiáng)度高，現(xiàn)場工程地質(zhì)情況下采用220挖機(jī)即可靜壓入土，垂直度易于控制，施工精度高。加之，基坑挖深不大，工字鋼樁埋深淺，抵抗的主動土壓力較小，不必增加橫向支撐、圍檁等支撐結(jié)構(gòu)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)得以簡化，施工方便快捷。而且頂部為2m厚普通黏土層，可以在插打工字鋼樁前提前將其放坡剝離，以繼續(xù)減小土體對工字鋼樁的主動土壓力，亦可節(jié)省工字鋼用量?？紤]到基坑面積較小，用材不多，而且還要多次周轉(zhuǎn)使用，我們排除了樁間插入木板的施工工藝，采用工字鋼排樁的施工工藝，施工速度加快，可靠性加強(qiáng)。工字鋼排樁止水效果沒有鋼板樁好，但根據(jù)現(xiàn)場水文觀察情況和開挖深度，可以通過基坑底四周明溝、集水井排水體系予以解決。

四、方案實(shí)施

1 工藝流程。施工準(zhǔn)備→測量定位→放坡剝離頂部2m厚普通黏土層（留設(shè)挖機(jī)上坑坡道）→精確定位工字鋼樁施打輪廓→打入支護(hù)工字鋼樁→順序開挖砂層基坑（提前預(yù)留集水井位置，分層開挖，隨時(shí)抽排水）→補(bǔ)打坡道下工字鋼樁，工字鋼樁閉合→挖機(jī)于基坑外開挖剩余土方

2 施工準(zhǔn)備。（1）按照基坑施工要求，清除地面堆土及妨礙基坑開挖的障礙物。（2）備好基坑開挖的挖掘機(jī)械、運(yùn)渣汽車、抽水機(jī)。庫存9m長定尺I18工字鋼，切割成4.5m長，一端尖端處理，另一端割一圓孔，用于系掛鋼絲繩。

3 測量定位?；娱_挖前做好施工測量工作，計(jì)算并測定開挖線和承臺輪廓線，設(shè)置臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，并做好基坑變形監(jiān)測的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

4 放坡剝離頂部2m厚普通黏土層。采用220挖機(jī)1：1放坡開挖表層2m厚普通黏土覆蓋層。挖機(jī)可在基坑范圍內(nèi)外合適位置操作，注意開挖位置，避免超挖造成浪費(fèi)和邊坡不規(guī)則。

5 精確定位工字鋼樁施打輪廓。重新復(fù)核基礎(chǔ)輪廓線，考慮足夠的排水溝空間和施工作業(yè)面需求，定出集水井位置，確定工字鋼樁施打輪廓，

6 打入支護(hù)工字鋼樁。挖機(jī)于基坑外邊緣作業(yè)，兩人配合挖機(jī)靜壓工字鋼樁，一人用吊環(huán)將鋼絲繩的一端系于工字鋼一端的圓孔，另一端固定在挖機(jī)的挖斗上，將工字鋼吊運(yùn)到插打位置，穩(wěn)定后，另一人將工字鋼扶穩(wěn)，然后挖斗下移，用挖斗底部平壓工字鋼頂部，下插50cm后，人離開，由挖機(jī)自行下壓工字鋼至設(shè)計(jì)位置，工字鋼樁埋入基坑底2m，頂部與放坡坡腳平齊，施工時(shí)挖機(jī)司機(jī)應(yīng)注意靜壓工字鋼技巧，發(fā)現(xiàn)工字鋼偏移跡象及時(shí)自行糾正，保證工字鋼插打垂直度小于1%。

7 順序開挖砂層基坑。當(dāng)工字鋼樁插打成U形輪廓后，僅剩挖機(jī)上下坡道缺口位置時(shí)，挖機(jī)下到基坑左線邊，由基坑左線至右線順序局部分層開挖，保證基坑內(nèi)土方在挖機(jī)臂長有效作業(yè)范圍內(nèi)。開挖基坑有滲水時(shí)，采用明溝法排水。沿坑底四周基礎(chǔ)范圍以外挖排水溝和集水坑，匯集基坑滲水，然后用水泵排除坑外。排水溝、集水坑的大小，主要根據(jù)滲水量的大小而定，一般排水溝深不小于0.3m，底寬應(yīng)不小于0.3m，縱坡為1%~5%。集水坑設(shè)在下游位置，最小邊長0.6m，深度應(yīng)大于0.7m，成型后可于底部鋪設(shè)碎石反濾層，避免淤埋。水泵可選相應(yīng)抽水量的潛水泵，抽水能力應(yīng)為滲水量的1.5倍~2.0倍，基坑排出的水要以水管遠(yuǎn)引。

8 補(bǔ)打坡道下工字鋼樁，工字鋼樁閉合。當(dāng)開挖至剩余坡道處土方時(shí)，挖機(jī)開行至基坑范圍外，挖除挖機(jī)上下坡道，插打剩余工字鋼樁，實(shí)現(xiàn)工字鋼樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)閉合。

9 開挖剩余土方。挖機(jī)挖除剩余土方，修整邊坡，基坑內(nèi)排水溝閉合，梳理排水溝，保證排水通暢。

結(jié)語

（1）通過工字鋼樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)聯(lián)合集水明排技術(shù)的應(yīng)用，基坑滲水隨著基坑開挖面的下降而下降，最終坑壁上部的砂層排水固結(jié)，滲水路徑得到加長，水力坡度減小，動水壓力緩解，流砂現(xiàn)象得以控制，基坑成功開挖。

（2）地下水通過工字鋼樁下部滲流到排水溝，然后匯集到集水井，通過水泵排出基坑。水流基本上為清水，工字鋼樁同時(shí)起到了反濾層的作用，使得土坡基本穩(wěn)定，沒有發(fā)生較大位移和沉降。

（3）通過有效的施工組織，一般情況下，基坑的回填周期控制在7天以內(nèi)，在基坑條件惡化之前得以回填。

參考文獻(xiàn)

[1]葉志德.基坑工程流砂處理方案及效果[J].建筑技術(shù).2005.36：625-626.

[2]趙華宏.基坑開挖流砂處理對策[J] .工程與建設(shè)，2009，23（1）：92-93.

[3]趙治縉，應(yīng)惠清.簡明深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)施工手冊， 2000.

中圖分類號：U44

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