李 國(guó) 洋

(山西三晉鐵建工程集團(tuán)有限公司，山西 太原　030000)

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談深基坑護(hù)坡方式選擇及鋼板樁護(hù)坡施工

李 國(guó) 洋

(山西三晉鐵建工程集團(tuán)有限公司，山西 太原030000)

摘要：根據(jù)唐港鐵路平改立7號(hào)路立交橋工程的水文地質(zhì)條件，分析了該工程基坑邊坡的穩(wěn)定性，通過(guò)比選，確定了鋼板樁邊坡支護(hù)形式，并介紹了其施工工藝流程及技術(shù)要點(diǎn)，指出該支護(hù)形式施工簡(jiǎn)易快捷、擋土強(qiáng)度高、經(jīng)濟(jì)效益顯著。

關(guān)鍵詞：基坑，邊坡，鋼板樁，支護(hù)形式，穩(wěn)定性

1工程概況

1.1工程簡(jiǎn)介

唐港鐵路平改立7號(hào)路立交橋工程，位于唐山市海港開發(fā)區(qū)。本工程設(shè)計(jì)中7號(hào)路公路起訖里程為BHK0+651.205～BHK1+151.205，公路寬28 m，東西走向，與既有鐵路東港線立交，以框構(gòu)橋形式下穿鐵路。由于框構(gòu)結(jié)構(gòu)高度為9.35 m，凈高不小于5.1 m，采用整體現(xiàn)澆方式施工，公路施工整體以U型槽路塹方式進(jìn)行，所以基坑開挖是本工程的首要施工任務(wù)。受框構(gòu)橋高度影響，本工程基坑開挖最深處可達(dá)9 m，屬于深基坑施工，所以在長(zhǎng)度500 m的施工范圍內(nèi)，基坑土方開挖及邊坡防護(hù)直接影響后期工程的開展。本工程2014年9月20日開工，設(shè)計(jì)工期為23個(gè)月。

1.2水文地質(zhì)

1)工程地質(zhì)。

2)水文氣象。

本區(qū)屬暖溫帶亞濕潤(rùn)氣候區(qū)。四季分明，夏季悶熱多雨，雨量多集中于7月～9月；年平均降水量為636 mm，年蒸發(fā)量為1 642.1 mm，最大風(fēng)速20.3 m/s(saw)。年平均氣溫9.5 ℃～11.5 ℃，極端最高氣溫39.9 ℃，極端最低氣溫-23.7 ℃。

地下水為第四系孔隙潛水，主要含水層為粉土層、細(xì)砂層，地下水埋深0.7 m～3.7 m，主要受大氣降水及地表水補(bǔ)給，亦受海水影響，水位變化幅度1 m～2 m。根據(jù)JTG C20—2011公路工程地質(zhì)勘查規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，按Ⅱ類環(huán)境(指均具有干濕或凍融交替作用)，地表水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)腐蝕性；地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)腐蝕性。

1.3基坑邊坡穩(wěn)定性分析

1.3.1地基土分層

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在具體施工過(guò)程中基坑開挖最深處可達(dá)9 m，地基土自上而下依次為：填土層、粉土層、粉細(xì)砂層、粉質(zhì)粘土層，計(jì)算時(shí)基坑底部以下考慮5 m的粉質(zhì)粘土。地下水位取地表以下1 m，不考慮坡面外靜水壓力，不考慮地震影響。各土層具體參數(shù)見表1。

1.3.2瑞典條分法

瑞典條分法是條分法中最簡(jiǎn)單最古老的一種。該法假定滑動(dòng)面是一個(gè)圓弧面，并認(rèn)為條塊間的作用力對(duì)邊坡的整體穩(wěn)定性影響不大，可以忽略，或者說(shuō)，假定每一土條兩側(cè)條間力合力方向均和該土條底面相平行，而且大小相等、方向相反且作用在同一直線上，因此在考慮力和力矩平衡條件時(shí)可相互抵消。

瑞典條分法見圖1。

1.3.3穩(wěn)定性計(jì)算

用《理正巖土計(jì)算》軟件，將坡面、水面及各土層參數(shù)輸入軟件，計(jì)算結(jié)果如圖2所示。

計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)：

1)滑動(dòng)安全系數(shù):0.580。

2)滑面信息:土條總數(shù):21；圓心半徑(m):(3.080,10.600)R=11.038。

3)第1個(gè)土條信息:a.幾何信息。左上點(diǎn)坐標(biāo)(m):(-0.000,0.000)；左下點(diǎn)坐標(biāo)(m):(-0.000,-0.000)；右上點(diǎn)坐標(biāo)(m)：(1.000,0.667)；右下點(diǎn)坐標(biāo)(m):(1.000,-0.241)；土條尺寸:寬度=1.000 m,底部長(zhǎng)度=1.029 m；土條面積:0.454 m2；土條底部?jī)A角:-13.532°。b.物理信息。土條底部:C=10.000 kPa,φ=25.000°。c.受力信息。土條自重:W=(8.302 kN,-2.580 m)；土條底部:法向力=(8.072 kN,0.000 m),切向力=(24.224 kN,11.038 m)；土條左側(cè):法向力=0.000 kN,切向力=0.000 kN；土條右側(cè):法向力=0.000 kN,切向力=0.000 kN。

1.3.4穩(wěn)定性結(jié)果分析

經(jīng)計(jì)算，得出滑動(dòng)安全系數(shù)為0.580。

按照YB 9258—97建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范基坑整體穩(wěn)定性安全度指標(biāo)要求，滑動(dòng)安全系數(shù)應(yīng)不小于1.1。

由于滑動(dòng)安全系數(shù)Fs=0.580<1.1，所以基坑邊坡不穩(wěn)定，需進(jìn)行邊坡支護(hù)。

2支護(hù)方式選擇

由于本地地下水極其豐富，故設(shè)計(jì)在基坑外2 m處進(jìn)行高壓旋噴樁支護(hù)施工。在高壓旋噴樁支護(hù)施工完成后，基坑開挖施工才能正常進(jìn)行。根據(jù)本工程特性，基坑邊坡支護(hù)有高壓旋噴樁支護(hù)、噴錨支護(hù)及鋼板樁支護(hù)三種方式可選。經(jīng)過(guò)計(jì)算、試驗(yàn)段施工，從支護(hù)效果、施工工藝、工程造價(jià)各方面進(jìn)行比選，高壓旋噴樁支護(hù)、噴錨支護(hù)效果均不理想，最終選擇鋼板樁邊坡支護(hù)方式。

2.1高壓旋噴樁支護(hù)

在BHK0+651.205～BHK0+751.205南側(cè)范圍內(nèi)設(shè)置100 m高壓旋噴樁支護(hù)試驗(yàn)段。高壓旋噴樁直徑60 cm，單排布置，樁間距60 cm，平均樁長(zhǎng)12 m，具體樁長(zhǎng)根據(jù)基坑內(nèi)外水位差逐段確定，水位以上采用空打。試驗(yàn)結(jié)果顯示，由于高壓旋噴樁采用混凝土樁，承壓能力強(qiáng)，抗剪能力差，對(duì)基坑邊坡防護(hù)效果較差。高壓旋噴樁支護(hù)試驗(yàn)段施工期處于2014年10月上旬，受降雨沖刷影響較小，試驗(yàn)段完成后，對(duì)基坑進(jìn)行1∶1.5放坡開挖，在基坑開挖至4 m深度時(shí)，邊坡底部出現(xiàn)大面積滑塌，故高壓旋噴樁支護(hù)不可行。

2.2邊坡噴錨防護(hù)

在BHK0+651.205～BHK0+751.205北側(cè)范圍內(nèi)設(shè)置100 m噴錨護(hù)坡試驗(yàn)段。噴錨支護(hù)施工處于2014年10月下旬，采用一邊開挖一邊噴錨的防護(hù)方式?；尤匀贿M(jìn)行1∶1.5放坡開挖，每開挖1 m深度，就對(duì)基坑邊坡實(shí)施噴錨防護(hù)。噴錨材料選用C25普通硅酸鹽混凝土，首先對(duì)所要防護(hù)范圍的邊坡鋪設(shè)方眼鋼絲網(wǎng)，并用錨釘固定，再在高壓作用下進(jìn)行混凝土噴灑，混凝土噴灑厚度為5 cm，噴錨完成凝固后繼續(xù)對(duì)基坑開挖。在基坑開挖至5.5 m深度時(shí)，基坑底部噴錨層下大面積滑塌，以致噴錨層破裂，故邊坡噴錨防護(hù)也不可行。

2.3鋼板樁邊坡支護(hù)

在高壓旋噴樁支護(hù)和噴錨防護(hù)試驗(yàn)段無(wú)效失敗后，經(jīng)研究決定采用鋼板樁支護(hù)方式。鋼板樁試驗(yàn)段在BHK0+801.205～BHK0+901.205南側(cè)100 m范圍內(nèi)，施工處于2014年11月上旬。首先對(duì)試驗(yàn)段范圍內(nèi)基坑進(jìn)行1∶1.5放坡開挖，開挖至1 m深度時(shí)，開始鋼板樁施工。根據(jù)工程地質(zhì)情況，本工程采用臨時(shí)性懸臂式鋼板樁擋墻邊坡防護(hù)。鋼板樁為工字形，樁長(zhǎng)12 m，樁間距0.3 m，單排布置。鋼板樁施工完成后，繼續(xù)對(duì)基坑1∶1.5放坡開挖，直至9 m深度。在此開挖過(guò)程中，無(wú)滑塌現(xiàn)象出現(xiàn)，基坑邊坡保持持續(xù)穩(wěn)定狀態(tài)，故鋼板樁護(hù)坡成功。

2.3.1施工工藝流程

由于鋼板樁護(hù)坡試驗(yàn)段的護(hù)坡效果良好，本工程決定全面采取鋼板樁邊坡支護(hù)方式，其施工選材、布置及工藝完全按照試驗(yàn)段要求施工，其施工工藝具體如下：

1)基線確定。在不影響基坑內(nèi)部各項(xiàng)施工的前提下，在基坑邊坡向下1.5 m處，確定為單排鋼板樁施工軸線，用儀器測(cè)量放線，并撒灰線標(biāo)明鋼板樁施工位置。

2)定樁位。按順序標(biāo)明鋼板樁的具體樁位，撒灰線標(biāo)明。

3)鋼板樁施打。施打順序?yàn)椋簭腂HK0+651.205處由西向東，基坑南北兩側(cè)同時(shí)施打。采用單獨(dú)打入法，即吊升第一支鋼板樁，準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)樁位，工字鋼腰腹垂直于灰線、逢中振動(dòng)打入土中，外露部分為0.5 m。吊第二支鋼板樁，工字鋼腰腹順灰線方向，振動(dòng)打入土中，如此重復(fù)操作，直至基坑鋼板樁完成。

2.3.2施工要點(diǎn)

1)裝卸鋼板樁宜采用兩點(diǎn)吊。吊運(yùn)時(shí)，每次起吊的鋼板樁根數(shù)不宜過(guò)多。2)鋼板樁堆放的順序、位置、方向和平面布置應(yīng)考慮到以后的施工方便，并按施工部位分別堆放，堆放的高度不宜超過(guò)2 m。3)鋼板樁施打前必須進(jìn)行選材，對(duì)有變形的進(jìn)行矯正。4)施工機(jī)械站位基礎(chǔ)必須平穩(wěn)、牢固?；禹斨苓呍O(shè)置連續(xù)封閉的安全護(hù)欄，防止人員墜落。

3鋼板樁支護(hù)效果

本工程自從采用鋼板樁基坑邊坡防護(hù)后，基坑施工過(guò)程中，在承受了多次強(qiáng)降雨雨水沖刷后，沒有出現(xiàn)邊坡大面積滑塌現(xiàn)象。另外，鋼板樁支護(hù)施工簡(jiǎn)易快捷、擋土強(qiáng)度高以及可循環(huán)利用，為工程施工節(jié)約了工期、成本，使得工程利潤(rùn)最大化。

本項(xiàng)目工程總額10 143.945 6萬(wàn)元，設(shè)計(jì)工期23個(gè)月，2014年9月20日開工。由于合理采用鋼板樁邊坡支護(hù)方式，基坑邊坡防護(hù)效果明顯，護(hù)坡成功。在深基坑邊坡成功支護(hù)的前提下，本工程后續(xù)施工開展順利，于2015年7月底完成了鐵路框構(gòu)橋及公路部分主體施工，提前工期11個(gè)月，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益1 150萬(wàn)元。

參考文獻(xiàn):

[1]陳仲頤，周景星，王洪瑾.土力學(xué).北京：清華大學(xué)出版社,1994.

[2]劉國(guó)彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè).第2版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[3]歐領(lǐng)特.鋼板樁工程手冊(cè).北京：人民交通出版社，2011.

Discussion on deep foundation pit slope protection mode selection and steel sheet pile construction

Li Guoyang

(ShanxiSanjinRailwayConstructionGroupLimitedCompany,Taiyuan030000,China)

Key words:foundation pit, slope, steel sheet pile, support form, stability

Abstract:According to the hydrology geology conditions of Tanggang railway reform legislation No.7 Road overpass engineering, this paper analyzed the stability of the engineering foundation pit slope, through the comparison and selection, determined the steel sheet pile slope support form, introduced its construction process and technical key points, pointed out that the support form construction was simple and quick, high retaining soil strength and economic benefits significantly.

文章編號(hào)：1009-6825(2016)14-0081-02

收稿日期：2016-03-05

作者簡(jiǎn)介：李國(guó)洋(1990- )，男，助理工程師

中圖分類號(hào)：TU463

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A