钢板桩围堰在淤泥质深基坑开挖中的应用

梁庆龙

摘 要：钢板桩围堰是水上桥梁承台基础施工中最常用的一种板桩围堰形式。在淤泥质深基坑的开挖过程中起到非常重要的作用。钢板桩，是一种带有锁口的钢型，大小尺寸以及联锁形式有很多。比较常见的几种钢板桩有拉尔森式，拉克万纳式等。下面我们就结合沿海某地区平原软土地质条件下，对钢板桩围堰在框架桥基坑支护是施工过程中应用进行一下简单的介绍，对钢板桩围堰在淤泥质深基坑开挖中的应用进行详尽的介绍。

关键词：钢板桩；淤泥质；深基坑；围堰

1 工程概况

某市政工程施工项目在建设过程中要在水文地质资料如下的地点建设框架桥。此次施工地属于海积平原，含水量平均1.9，快剪强度最高可达12KPa，空隙比将近70%。此外，该地软土层的厚度较大，隔层分布相对稳定，达到正常固结土的范围。同时，该地区由地表向下地质分布渐次进行，大致分为三种：地表为灰黄色的软塑粘土，第二层是灰青色的流塑淤泥，最下层是卵石土层，从上至下图层的厚度依次增大。

2 施工方案的选择

2.1 施工条件

2.1.1 设计概况

该桥梁中心桩号为HC63+078，是一座材质为钢筋混凝土的长度为4～18m的市政工程框架桥。这座桥由三孔框架组成，各个框架之间有相互贯通的沉降缝，但是又不完全融合。这座长宽高分别为640米、19.8米和7.6米的框架桥，其主要作用是为了实现汛期排洪。基础承台高1.4米，宽15.5米，材质为C25的钢筋混凝土，同时使用PC550—B型号的管桩加以巩固，桩顶伸入1.2米的锚固进入承台。除此之外，由于原地面高度与预期高度不符，所以在承台以下铺垫4.1米厚的碎石，也就是说实际开挖8.13米。

2.2.2 周围地区的施工影响物

由于该桥的建设地址处在两河交界，右侧24米处埋有通信光缆，所以在施工时，为了保证光缆不被破坏，需要与企业进行沟通协调，同时保证施工安全，就具有相当的难度。

2.2 选择施工方案

在本桥梁建设时，需要开挖的基坑有效面积达64.2m×16.4m，基坑深度8.13m。此外，由于基坑周边呈流塑状，在一次支护过程中，对开展基坑开挖等工作都存在着一定的困难。并且，考虑到欲建桥梁的右侧，有某单位的通信光缆，必须绕开光缆，所以说，在对基坑进行开挖的过程不可以单独采用草土围堰，分级扩大边坡的方法进行支护，此外，综合之前的工作经验，并依据当前施工现场土质对施工过程造成的一系列困难，最后选择在填河后用钢板桩进行围堰，之后在内部强化支撑的方式对开挖基坑进行支护。

3 钢板桩围堰方案概述

3.1 方案设计依据

3.1.1 按照JGJ120—99规范附录A的标准确定钢板嵌固深度，设为H，并且采用圆滑弧度条分发进行方案设计分析。

首先，我们要按照整体稳定的条件，对我们所需要的数值，即对需要嵌入地下的水泥图强的深度值进行准确严密的计算（图1）。

式中：Cik表示最危险滑动面上第ι土条滑动面上土的固结不排水剪粘聚力的标准值； li表示第ι个土条的弧长；ψik表示最危险滑动面上第ι土条滑动面上土的内摩擦角的标准值； bi表示第ι个土条的宽度；γk代表整体稳定分项系数，可取1.3；wi代表作用于滑裂面上第ι土条的重最，按上覆土层的天然土重计算；θi表示第ι条弧线的中点切线与水平线的夹角。

根据计算出的δ与原始数据ψk。查表得n=0.72；根据嵌固深度设计值可按下列公式确定：

Hd=1.1h0

故，Hd≈6.142m，依据施工荷载和钢板的长度标准，初步确定选用15m以上的钢板桩。为满足规范的要求，确定坑基深度8.5m，嵌固深度7.2m。

3.1.2 围囹和支撑材料：

出不选怎带有支撑的板桩，借用三角形的稳定性，侧面设为三角形，并借用钢板自身抗变形能力进行框架布置。通过现场测量和精确计算，确定个支撑之间的间距。

3.2 设计方案的确定

采用15m长的拉森W型钢板桩对框架桥主题基坑进行维护，围堰构成工需要430块钢板桩组成一个举行围堰。基坑内部，选用540根钢管进行竖向支撑，所挖基坑的尺寸为66.5m长，18.6m宽，其中，考虑为施工作业留出一定的距离，定为1.4m，围护的总长度，即围堰周长为170.2m，施工时可能会产生误差，但应为170m左右，误差不能过大。在基坑钢板桩施打工作完成后，由内层布置的实际状况分批次开始挖掘。第一批进行深长度挖掘，挖好第一层，为第二层打好基础；第二批分段挖掘，然后用混凝土封底，最后用钢筋绑扎并浇筑成形。

4 钢板桩围堰操作关键

以实际勘察施工现场的实施情况为根据，我们可以确定该项目的整体施工思路如下：首先将河道临时改道，在即将修筑桥梁的位置填河、填筑碎石，以保证基础稳固，随后，修筑最基层的管桩。完成管桩的施工以后，就成功将桥梁的修建工程分为三个部分，分别是主体部分、输入部分以及输出部分并且按照先后顺序依次对三个部分开展施工工作。当所有的分工工作都竣工之后，就可以将钢板桩拆除。

4.1 钢板桩的施工注意事项

4.1.1 钢板桩位置的设置要考虑到框架桥的基础施工，首先要便于施工，而且在框架桥基础的外围要留有余地，以便于进行支模、拆模等工作。

4.1.2 基坑护壁钢板桩要尽量平直整齐的进行铺设，为了保证有效利用钢板，不浪费每一块材料，要使钢板尺寸最大限度接近甚至与模板吻合。

4.1.3 要保证钢板桩支撑的完整，严禁在施工期间，由于任何原因随意拆除各个支撑，给基础施工的安全进行造成影响。

4.1.4 最重要的是要进行材质检验：对施工过程中各项材料的组成成分以及使用的机械性能进行全面检查，以保证施工质量。

4.1.5 吊运钢板桩：施工时宜采用两点吊进行装卸钢板桩。安全起见，每次吊运的钢板桩数量需要作出限制，同时应注意保护锁口的完整性。吊运分成捆起吊和单根起吊两种。

4.2 内支撑施工要点

完成钢板桩施打以后，立即开始进行基坑开挖，并且加设围堰内支撑的施工工作。根据内撑布盖的实际情形，分三次进行挖掘：首先采用整体开挖法进行基坑的开挖9.8m的深度，为了保证第一层和二层之间的空间，必须在开挖同时进行支护；第二次就可以将剩余部分分段分条开挖，开挖后也同样需要分段进行支护。同上次所述，第一次开挖使用长臂挖掘机，第二次则采用高压水枪和吸泥泵相互配合开挖。

开挖及加设内支撑施工要点：首先，在承台挖出深度大约为1m的一部分土，同时进行焊接八字撑杆。其次，使用挖掘机将靠近施工便道一侧的钢板桩采用填土的方式掩埋，以方便挖掘机进入围护内挖土。同时保证填土的高度高出钢板桩大于0.3米。第三，二次开挖要分段进行开挖。采用采用高压水枪与吸泥泵相互配合的方式开挖速度快，但是由于泥浆排放的问题，成本相对较高。

加设各道支撑时，首先必须确保各道支撑的受力要均匀，避免出现局部集中受力而导致钢板桩变形。

4.3 施工安全注意事项

4.3.1 由于要保证钢板桩的完整性，所以钢板桩的层部铺设厚度至少要有30cm的保护层，同时，为了避免不必要的损失，要确保开挖前明确标出钢板桩 位置。

4.3.2 开挖必须按照顺序施工进行，实施倒退式开挖。

4.3.3 要及时清理开挖出的积土，保证开挖现场的挖掘秩序，坚决不能使积土堆积在钢板桩外，以避免因积土而给施工现场带来困扰，减缓施工节奏，降低施工效率。

4.3.4 要在承台基坑底部周围挖出一条20cmx20cm的人工水沟，提高排水效率，保证坑底不积水，以免在排洪时降低效率。

4.3.5 在围堰四周布置排水沟，规格设计为35cmx35cm，防止下雨时引起不必要的积水。

4.3.6 围堰拆除工作要保证工字钢的再循环利用。

5 结语

在现在水利桥梁项目的建设中，基础大多在地质条件为淤泥质的地方，建筑时，框架结构由于其自身一系列的优点而多被采纳。事实胜于雄辩，通过上述对施工项目的详细描述及施工步骤的具体分析，说明了用钢板桩围堰进行支护的可行性。

参考文献

[1] 建筑基坑支护技术规程.中华人民共和国行业标准日GJJ.

[2] 交通部第一公路工程总公司主编.公路施工手册·桥涵.

4.1.5 吊运钢板桩：施工时宜采用两点吊进行装卸钢板桩。安全起见，每次吊运的钢板桩数量需要作出限制，同时应注意保护锁口的完整性。吊运分成捆起吊和单根起吊两种。

4.2 内支撑施工要点

完成钢板桩施打以后，立即开始进行基坑开挖，并且加设围堰内支撑的施工工作。根据内撑布盖的实际情形，分三次进行挖掘：首先采用整体开挖法进行基坑的开挖9.8m的深度，为了保证第一层和二层之间的空间，必须在开挖同时进行支护；第二次就可以将剩余部分分段分条开挖，开挖后也同样需要分段进行支护。同上次所述，第一次开挖使用长臂挖掘机，第二次则采用高压水枪和吸泥泵相互配合开挖。

开挖及加设内支撑施工要点：首先，在承台挖出深度大约为1m的一部分土，同时进行焊接八字撑杆。其次，使用挖掘机将靠近施工便道一侧的钢板桩采用填土的方式掩埋，以方便挖掘机进入围护内挖土。同时保证填土的高度高出钢板桩大于0.3米。第三，二次开挖要分段进行开挖。采用采用高压水枪与吸泥泵相互配合的方式开挖速度快，但是由于泥浆排放的问题，成本相对较高。

加设各道支撑时，首先必须确保各道支撑的受力要均匀，避免出现局部集中受力而导致钢板桩变形。

4.3 施工安全注意事项

4.3.1 由于要保证钢板桩的完整性，所以钢板桩的层部铺设厚度至少要有30cm的保护层，同时，为了避免不必要的损失，要确保开挖前明确标出钢板桩 位置。

4.3.2 开挖必须按照顺序施工进行，实施倒退式开挖。

4.3.3 要及时清理开挖出的积土，保证开挖现场的挖掘秩序，坚决不能使积土堆积在钢板桩外，以避免因积土而给施工现场带来困扰，减缓施工节奏，降低施工效率。

4.3.4 要在承台基坑底部周围挖出一条20cmx20cm的人工水沟，提高排水效率，保证坑底不积水，以免在排洪时降低效率。

4.3.5 在围堰四周布置排水沟，规格设计为35cmx35cm，防止下雨时引起不必要的积水。

4.3.6 围堰拆除工作要保证工字钢的再循环利用。

5 结语

在现在水利桥梁项目的建设中，基础大多在地质条件为淤泥质的地方，建筑时，框架结构由于其自身一系列的优点而多被采纳。事实胜于雄辩，通过上述对施工项目的详细描述及施工步骤的具体分析，说明了用钢板桩围堰进行支护的可行性。

参考文献

[1] 建筑基坑支护技术规程.中华人民共和国行业标准日GJJ.

[2] 交通部第一公路工程总公司主编.公路施工手册·桥涵.

4.1.5 吊运钢板桩：施工时宜采用两点吊进行装卸钢板桩。安全起见，每次吊运的钢板桩数量需要作出限制，同时应注意保护锁口的完整性。吊运分成捆起吊和单根起吊两种。

4.2 内支撑施工要点

完成钢板桩施打以后，立即开始进行基坑开挖，并且加设围堰内支撑的施工工作。根据内撑布盖的实际情形，分三次进行挖掘：首先采用整体开挖法进行基坑的开挖9.8m的深度，为了保证第一层和二层之间的空间，必须在开挖同时进行支护；第二次就可以将剩余部分分段分条开挖，开挖后也同样需要分段进行支护。同上次所述，第一次开挖使用长臂挖掘机，第二次则采用高压水枪和吸泥泵相互配合开挖。

开挖及加设内支撑施工要点：首先，在承台挖出深度大约为1m的一部分土，同时进行焊接八字撑杆。其次，使用挖掘机将靠近施工便道一侧的钢板桩采用填土的方式掩埋，以方便挖掘机进入围护内挖土。同时保证填土的高度高出钢板桩大于0.3米。第三，二次开挖要分段进行开挖。采用采用高压水枪与吸泥泵相互配合的方式开挖速度快，但是由于泥浆排放的问题，成本相对较高。

加设各道支撑时，首先必须确保各道支撑的受力要均匀，避免出现局部集中受力而导致钢板桩变形。

4.3 施工安全注意事项

4.3.1 由于要保证钢板桩的完整性，所以钢板桩的层部铺设厚度至少要有30cm的保护层，同时，为了避免不必要的损失，要确保开挖前明确标出钢板桩 位置。

4.3.2 开挖必须按照顺序施工进行，实施倒退式开挖。

4.3.3 要及时清理开挖出的积土，保证开挖现场的挖掘秩序，坚决不能使积土堆积在钢板桩外，以避免因积土而给施工现场带来困扰，减缓施工节奏，降低施工效率。

4.3.4 要在承台基坑底部周围挖出一条20cmx20cm的人工水沟，提高排水效率，保证坑底不积水，以免在排洪时降低效率。

4.3.5 在围堰四周布置排水沟，规格设计为35cmx35cm，防止下雨时引起不必要的积水。

4.3.6 围堰拆除工作要保证工字钢的再循环利用。

5 结语

在现在水利桥梁项目的建设中，基础大多在地质条件为淤泥质的地方，建筑时，框架结构由于其自身一系列的优点而多被采纳。事实胜于雄辩，通过上述对施工项目的详细描述及施工步骤的具体分析，说明了用钢板桩围堰进行支护的可行性。

参考文献

[1] 建筑基坑支护技术规程.中华人民共和国行业标准日GJJ.

[2] 交通部第一公路工程总公司主编.公路施工手册·桥涵.