地下水路堑边坡钢板桩临时支护

张科研

【摘要】钢板桩可以有效的控制地下水及相邻建筑物的沉降。在铁路地下水路堑临时防护工程中，采用U型悬臂式钢板桩，打入式施工，取得了良好的效果。

【关键词】地下水路堑；临时支护； 钢板桩

正文

1、工程概况

某铁路受选线控制，产生了地下水路堑工程，地下水位高出开挖面约5m的左右。地下水主要为第四系细砂层中孔隙潜水。路基永久边坡防护采用坡脚设置重力式挡土墙和渗水盲沟，挡墙顶以上边坡放缓的防护方式。在挡土墙及渗水盲沟施工过程中，为防止铁路左侧已运营铁路产生沉降及保证在建铁路边坡稳定，需对路堑边坡进行临时防护。

2、边坡临时防护措施选取

路堑边坡开挖常用的临时支护措施有很多种，例如：填土编织袋堆砌防护、挡土板防护、木板桩防护、钢板桩防护等类型。

填土编织袋堆砌、挡土板、木板桩防护适用于挖深较浅、边坡土压力小、地下水较少、边坡相对稳定的路堑地段，取材便捷、施工高效、投资较低。

钢板桩防护适用于挖深较深、边坡土压力大、需阻挡地下水的的路堑地段，其优点在于安全可靠，可重复利用。

为了保证本工程施工安全，在基坑开挖过程中采用临时支撑。要求临时支撑既要有足够的稳定性，还要便于拆卸和安装，并可重复使用以降低工程造价。根据不同开挖深度，最终选择不同的临时防护措施：基坑开挖深度小于4m、地下水较少地段采用堆填土塑料编织袋支护；对于基坑开挖深度大于4m、地下水较大地段设采用钢板桩防护。

3、钢板桩的选取

钢板桩分为Z型桩、U型桩、直线型桩等单桩型，有时可以将单桩组合成箱型桩、U型组合墙、承重桩等组合桩型使用。

Z型桩优点为操作简便，便于操作和安装，锁口数量多，不利于止水，但个别轻质的Z型桩弯曲强度较低，安装过程中容易产生塑性变形。

U型桩抗弯强度高，锁口数量少，有利于止水，便于吊装和堆放，但桩截面不对称，堆放时需要注意。

直线型桩抗弯强度较低，一般在组合桩型中使用。

组合桩型一般由不同的钢板桩、连接件组合而成，可独立作为承重桩，适用于长度较长、横向支撑很少的地段。

根据本工程特点，本段地下水位较高，挡墙顶以上边坡稳定，挡墙及渗水盲沟开挖深度约5～6m，适宜采用U型钢板单桩进行临时防护。

3、钢板桩的设计

钢板桩的设计需要考虑桩背的土压力、作用在桩上的水压力、作用在桩顶平台的施工机械的超载等荷载，并充分考虑打桩的条件，确定钢板桩结构类型、桩的长度和材料。

钢板桩嵌入土体，与土体相互作用复杂，土体不仅作用于上部桩体，还可以支撑嵌入的部分，故在钢板桩设计中，桩长必须确保通过桩尖的破裂面是稳定的，不能忽略土体滑动造成的结构失稳。钢板桩结构类型主要分为悬臂式钢板桩、锚碇式桩板墙和支撑式钢板桩，悬臂式钢板桩完全桩的抗弯性能和桩前土的被动土压力作用承担荷载，维持边坡的稳定，需要桩长较长，但施工简便；锚碇式钢板桩和支撑式钢板桩则可通过钢板桩和锚杆、围檩工程共同作用承担荷载、抗弯能力强，可以承载较大的荷载。

根据本工点地下水位条件、基坑开挖深度，经结构稳定性检算分析，确定边坡临时支护采用U型悬臂式钢板桩，结合钢板桩的结构特性，选择了长9m，宽0.4 m，厚1.3cm的拉森Ⅲ型，确保锚固深度不少于挖土深度的1/3，打入式施工。

4、钢板桩的防渗措施

地下水路堑临时防护的钢板桩必须具有良好的水密性。减少锁口数量是降低钢板桩墙渗水的有效办法，这一点可以通过选用大截面钢板桩来使用，在条件允许的情况下，事先将多个钢板桩焊接在一起，再将焊接后的钢板桩打入到土中，也可采用焊接锁口和在锁口尾部设置亲水性密封剂等措施防水。

5、钢板桩的施工

（1）钢板桩施工的一般要求

钢板桩的设置位置要符合设计要求，便于施工，即在基础最突出的边缘外留有支模、拆模的余地。基坑护壁钢板桩的平面布置形状应平直整齐，避免不规则的转角，各周边尺寸尽量符合板桩模数。

（2）钢板桩施工的顺序

根据施工图及高程放设沉桩定位线→根据定位线控设沉桩导向槽→整修平整施工机械行走道路→沉设围护桩→将围护桩送至指定标高→挖土→排水管道施工→填土→拔除钢板桩。

（3）钢板桩的检验

钢板桩使用前，需对钢板桩进行整理、清除锁口内杂物（如电焊瘤渣、废填充物等），对缺陷部位加以整修。

（4）钢板桩打设

钢板桩施工要正确选择打桩方法、打桩机械和流水段划分，以便使打设后的板桩墙有足够的刚度和良好的防水作用，且板桩墙面平直，以满足基础施工的要求，对封闭式板桩墙还要求封闭合拢。本工点根据现场施工条件，采用单独打入法。

此法是从一角開始逐块插打，每块钢板桩自起打到结束中途不停顿。因此，桩机行走路线短，施工简便，打设速度快。但是，由于单块打入，易向一边倾斜，累计误差不易纠正，墙面平直度难以控制。

（5）在基坑开挖过程中需要注意的问题：

由于工程在地下水位很高的粉细砂地基中施工，所以钢板桩的垂直度及搭接就十分重要。其次是挖土和支撑的架设施工过程必须紧密配合，挖土过程要保证安全的前提下，迅速为支撑施工创造工作面，支撑结构必须能较快地产生整体刚度或预紧力，两者配合就能较好地利用软土施工中的时空效应，有效地控制围护体系在受力后的变形。施工中切不可超挖和不及时施加支撑，土方施工要求分层均匀高效，以使支护结构处于正常的受力状态。

（6）钢板桩的拔除

基坑回填后，要拔除钢板桩，以便重复使用。先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1～2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拨，如此反复可将桩拔出来。

结束语

在铁路地下水路堑施工过程中，为确保地下水位较高地段的砂质边坡稳定，采用U型悬臂式钢板桩，打入式施工，保证了施工人员及施工机具的安全及相邻建筑物的稳定，取得了良好的经济效益和社会效益，为钢板桩在铁路地下水路堑工程中的临时防护施工提供了值得借鉴的现场施工经验。

参考文献

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[2]《铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10414-2003）

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