滕建奇 TENG Jian-qi

（中鐵二十五局集團有限公司，廣州 511455）

1 工程概況

本項目為珠海雙湖路B1段污水重力主管道施工，污水重力主管道系統(tǒng)包含如下工程內容。①污水A 系統(tǒng)：沿雙湖路（金渠西路～金湖大道）、道路永中東側18.5m 新建一條D500～D600 污水管道；②污水B 系統(tǒng)：在雙湖路與金湖大道交叉口處，沿金湖大道北側20m 新建一條D800 污水管道；③污水C 系統(tǒng)：在雙湖路與金湖大道交叉口處，沿金湖大道南側13m 新建一條D1000 污水管道；④污水E 系統(tǒng)：在雙湖路與金湖大道交叉口處、金湖大道以南段，沿雙湖路永中東側22.0m 新建一條D600 污水管道。

2 地質概況

3 圍護方案設計

3.1 圍護方案比選

本項目污水重力主管道系統(tǒng)施工具有管線長，基坑地質軟弱，基坑深（深度通常為2～5.5m，最大深度為6.7m）等特點。施工的重難點在于如何進行基坑圍護，確保施工安全，并在工期及造價方面達到目標要求。根據施工實際情況，進行了基坑圍護方案的比選如表1 所示。

根據表1 的比選，結合現場施工情況，最終擬采取的圍護方案為，當基坑深度少于3m，且地質條件好，周邊有條件的情況下，采取放坡開挖，坡面錨噴防護。當地質差、無放坡條件，或是基坑深度超過3m 時，采取鋼板樁圍護。

表1 圍護方案比選表

3.2 鋼板樁基坑圍護方案設計

采用拉森Ⅲ型鋼板樁，根據地質情況及開挖深度的不同，分別采用9m、12m 兩種鋼長度，以確保鋼板樁打入基坑底部土體的深度≥5m，鋼板樁頂面標高超地面0.3m。針對各類最不利工況進行承載檢算，需設置內圍囹和支撐。9m 樁長需設置1 道內支撐；12m 樁長需設2 道內支撐，鋼板樁圍護如圖1、圖2 所示。

圖1 管槽鋼板樁圍護設計平面圖

圖2 管槽鋼板樁圍護斷面圖

鋼板內空凈寬為：管徑D+2 倍作業(yè)面寬B1，不同管徑情況下，鋼板樁內凈空如表2 所示。

表2 鋼板樁圍護內凈空表

第1 道圍囹和支撐設置在樁頂以下1.3m 處，圍囹采用HW300×300×10×15 型鋼，第1 道內支撐采用D203×10鋼管，沿管溝方向每4m 設一道。12m 鋼板樁的第2 道圍囹和內支撐設置在第1 道內支撐以下2.5m 處，圍囹采用HW300×300×10×15 型鋼，內支撐為D203×10 鋼管。

圍護結構的鋼板樁打放插打完成后，開挖基坑內土石方至樁頂以下1.80m 處，施做第1 道圍囹及內支撐，開挖至樁頂以下4.3m 處，施做第2 道圍囹及內支撐。隨后開挖至槽底標高，施做墊層及安裝管節(jié)等。

4 圍護結構檢算

4.1 工況分析

鋼板樁圍堰檢算以樁長12m 為例進行簡單闡述。經分析，有如下2 種最不利工況：

工況1：開挖至樁頂以下4.3m 處，尚未施做第2 道內支撐時，此時鋼板樁為簡支體系，受主動土體壓力，或被壓力的作用。

工況2：開挖至設計槽底標高，尚未施做基底墊層，此時，鋼板樁為2 跨連續(xù)梁體系，受主動土體壓力，或被壓力的作用。

4.2 荷載取值

按各土層的加權平均值分別計算得重度γ=19.5kN/m3，內摩擦角φ=27°，則有：

坑頂材料堆放、機械等荷載按均布荷載Q=10kN/m2，將坑頂荷載轉化成對鋼板樁的側向壓力得：

q=Qtan（245-φ/2）=10×tan（245-27/2）=3.751kPa。

4.3 圍護結構材料截面力學參數（表3）

表3 鋼板樁及H 型鋼截面尺寸規(guī)格表

4.4 結構安全性檢算

進行鋼板樁承載檢算時，不考慮內支撐的作用，結果更為保守。

①土壓力零點至距已開挖坑底的距離

工況1：（10+γ×3.0）×Ka=γ（Kp-Ka）×u

計算得u=0.58m

工況2（計算模型見圖3 所示）：（10+γ×7.5）×Ka=γ（Kp-Ka）×u

計算得u=1.32m

②最小入土深度計算

由∑MC=0，采用下式進行圖3中x 的計算：

圖3 工況2 計算示意圖

將本項目數據代入上式，計算得：

工況1：x=2.17m，最小入土深度=u+x=0.58+2.17=3.75m。

實際入土深度為=12-4.3=7.7m，故滿足要求。

工況2：x=3.36m，最小入土深度=u+x=1.32+3.36=4.68m。

實際入土深度為=12-0.3-6.7=5.0m，故滿足要求。

③鋼板樁安全性檢算

經分析計算，在工況2 時，荷載作用使單根鋼板樁承受的最大彎矩為93.56kN·m。

故σmax=Mmax/W=（93.56×103）/（1340×10-6）=69.8MPa＜[σ]=210MPa。

故鋼板樁安全性滿足要求。

④支撐安全性檢算

進行鋼板樁支撐反力的分析計算，得出工況1 時，第1 道支撐的軸向壓力為73.6kN；工況2 時，第1 道支撐為21.5kN，第2 道支撐為256.8kN。

由于第1 道、第2 道支撐材料相同，故以工況2 時的第二道支撐的反力進行安全性檢算。

故σmax=Qmax/A=（2.568×105）/（60.6×10-4）=42.37MPa＜[σ]=210MPa。

故支撐桿件的安全性滿足要求。

5 鋼板樁圍護施工質量保證技術要點

5.1 鋼板樁進場檢驗及整修

為了確保圍護結構的安全及減少插打鋼板樁的難度，嚴格對鋼板樁進行外觀檢查。有孔洞、截面破損的采取有效補強措施。不符合要求且無法補強及糾正的鋼板樁不得使用。當樁身銹蝕嚴重，則量測實際厚度，評估是否需折減，或是棄用。

對鋼板樁缺陷部位進行修整，對于鎖口內的電焊渣、雜物等進行清除。

使用約2m 長的標準鋼板樁作為基準板檢測鋼板樁鎖口通過性。發(fā)現鎖口扭曲變形而無法順利通過的部位實施校正。

鋼板樁經檢測合格后，為了確保鋼板樁插打及拔出的順利進行，且增強鋼板樁防涌滲水能力，在鎖口處均勻涂刷采用黃油、鋸沫及膨潤土拌制混合油（其體積比按5∶3∶5）。

5.2 裝吊鋼板樁

鋼板樁裝、卸采取多根用鋼索捆綁2 點法起吊。每次裝卸鋼板樁的起吊根數控制在適宜范圍內。采取墊設橡膠塊的措施保護鎖口不受損傷。

5.3 鋼板樁堆放

為便于后續(xù)施工，合理選擇鋼板樁的存放位置、擺放方向及堆放順序。鋼板樁分層存放，層數控制在不超過5層。且各層間設置間距3～4m 的墊木，相同位置處的墊木設在同一垂直面上。

確保存放地有足夠的承載力，避免壓重而沉陷變形。

將相同規(guī)格、長度及型號鋼板樁集中堆放，并設置標識牌。

5.4 導向架的設計

鋼板樁施打前設置堅固，有足夠剛度的導向架，以確保鋼板樁打入的軸線位置及垂直度，同時避免樁體插打時屈曲變形，且增強樁體的貫入能力。導向架采取雙層雙面形式，由外層重直定位樁及內層水平型鋼導梁等構成，定位樁間距約為3m 左右，內層導梁間凈距較鋼板樁厚度大8～15mm。

5.5 鋼板樁打設

①根據放樣軸線，按一定間隔打設定位樁（本項目采用鋼板樁）。隨后安裝水平型鋼導梁。將每根樁的設計位置標劃在導梁上，以實時檢查糾正。

②鋼板樁采用打樁機吊起，人工精確插樁對位。并與相鄰鋼板樁通過鎖口相聯(lián)。隨后套上樁帽，開始逐根單樁連續(xù)插打。為避免鋼板樁軸線出現偏移，在打樁的前進側設置鎖口的卡板，以阻止鋼板樁產生水平偏移。

③鋼板分4 個階段打入。12m 樁第1 階段入土3m（9m樁為2m）；第2 階段入土6m（9m 樁為4m），第3 階段樁頂至導梁高度；拆除導向架后的第4 階段插樁到設計深度。

④因最先施打的2 根鋼板樁起到后續(xù)樁體的基準及導向作用。需嚴格控制樁位及垂直度，按每入土1m 測量1 次。

⑤圍護結構嚴格按設計進行施做。因軟土基坑施工安全風險高，當鋼板樁與圍囹未能密貼時，在空隙處加墊合適厚度的鋼板，鋼板與圍囹焊接牢固。

5.6 溝槽挖土

①合理協(xié)調基坑開挖與內支撐施做，在確保安全的前提下，快速開挖基坑形成支撐施做的條件。且立即施做支撐結構，對坑壁土體施加預緊力。兩者的密切配合以充分利用時空效應，確保施工及圍護結構的安全。

②為確保土體穩(wěn)定，避免鋼板樁移位，土體開挖水平分層均衡進行，分層厚度控制在1m 內。如為淤泥層，分層厚度控制在0.5m 內。

③土層開挖至第1 道支撐以下0.5m 時，將圍囹鋼托架焊接在鋼板樁設計位置。隨后吊裝H 型鋼圍囹，并焊接牢固。施做縱向間距為4m 的鋼管內支撐。對于12m 鋼板樁，開挖深度4.3m 時，施做第2 道圍囹及鋼管支撐。

④溝槽土體縱向按約20m 長度分段開挖，開挖機械不得碰撞鋼板圍護及內支撐。并注意不得超挖及擾動原狀土。開挖后立即進行后序工作，盡量縮短基坑顯露時間。

⑤在溝槽開挖的前端設置1 處1m×1m×0.8m 的集水坑，以匯集基坑水，并用潛水泵排出坑外。

⑥基坑開挖及管節(jié)安放期間，對鋼板樁的安全狀態(tài)進行監(jiān)測，出現異常情況，立即停工，采取有效處理措施。

5.7 鋼板樁拔除

管槽完成回填后，采用振動拔樁按鋼板施打的逆順序進行拔樁。先拔樁機夾住鋼管樁頂部，開動振動功能1min～2min，使樁周圍土體出現“液化”現象，降低土體對鋼板柱的摩阻力，然后再緩緩向上拔樁。如是樁機負荷過大，出現難以上拔，或是拔不出時，停止上拔。而將樁向下打入少許，再施力拔出，如此反復數次，即可把樁體拔出。拔樁后形成孔洞采取灌砂法回填。

6 結束語

鋼板樁圍護雖為施工中的臨時工程，但其施工質量直接影響到施工安全。因此需加強施工質量的控制，確保鋼板樁鎖口咬合緊密、軸線垂直、支撐穩(wěn)固。且嚴格驗收合格后方可實施基坑開挖，并在施工過程中進行鋼板樁圍護結構的監(jiān)控量測，實時掌握鋼板樁圍護結構的安全狀況以指導施工。