陆地承台钢板桩支护施工和放坡开挖施工对比探究

夏漫力

（广东省水利水电第三工程局有限公司 广东东莞 523710）

1 工程概况

揭阳市某景观大桥［1］桥梁（主桥及引桥）岸上桩基处均设计普通钢筋混凝土承台，桥台处为群桩式条形承台，承台高1.5 m；墩身处承台分为二桩式矩形承台、四桩式正方形承台及四桩式工字型3种结构形式，其中二桩式矩型承台6 个，高度均为2.7 m；四桩式正方形承台8 个，高度均为3.0 m；四桩式工字型承台23个，高度均为2.7 m，承台混凝土标号为C30，承台钢筋牌号为HRB400。垫层混凝土标号为C20，厚度15 cm。以四桩式工字型承台为例，分析陆地承台施工工艺，承台尺寸长×宽为11.7 m×7.8 m，高度为2.7 m，开挖平均深度3 m。

2 施工条件

2.1 地质条件

所有岸上承台均布置在平坦的陆地上，承台地基均为软弱地基［2］，区域内地层覆盖情况如表1所示。

表1 地层覆盖分布情况分布Tab.1 Distribution of Strata Coverage

2.2 气象条件

本项目处于华南沿海台风区（Ⅳ7），为赤道低气压带和副热带高气压带之间；冬半年常吹偏北风，夏半年常吹偏南风，是明显的季风区：年平均气温21.1～21.8 ℃，7 月平均气温最高，为27.4～28.4 ℃，1 月平均气温最低，为12.7～14.1 ℃。

全年平均降雨量1 350.9～2 143.8 mm，年降雨量的80%以上集中在4～9 月。年间各月雨量呈单峰分布，6 月份是全年雨量的峰值月，平均257.9～432.2 mm，12月的雨量最小，在20.3～27.1 mm之间。

全年偏东风最多，偏北风和偏南风次之，西风最少。年平均风速为1.8～3.9 m/s。一年间最大风速出现的时段主要在5～8月，7～8月易出现台风。

3 施工工艺对比

3.1 钢板桩支护施工

3.1.1 适用性

钢板桩支护［3］刚度小，变形大，与多道支撑结合，适合淤泥质土、采用钢板桩围护截渗，使基坑能迅速挖至预定高程，基坑面经处理后，即可浇筑底板的混凝土垫层，从而为下一阶段的施工创造了有利条件，不仅提高了工程进度，而且受雨季的影响较小，保证了整个工程的顺利进行。

3.1.2 施工工艺流程

施工工序：桩基检测➝平整场地➝施工放样➝钢板桩支护➝承台土方开挖➝破桩头➝垫层浇筑➝钢筋制安➝模板安装➝混凝土浇筑➝混凝土养护➝模板拆除➝基坑回填➝钢板桩拔除、场地恢复。

施工要点：钢板桩型号为6 m 拉森Ⅳ型钢板桩［4］，钢板桩垂直度允许偏差为0.5%，桩位容许偏差为50 mm，桩顶标高允许偏差为50 mm。承台基坑顶部1 m 素土层采用放坡开挖，坡比为1∶1，然后打设钢板桩，钢板桩外露2.0 m，插入土层4.0 m。钢板桩就位并加固后，采用挖掘机开挖基坑［5］，基坑四周角落由人工开挖，基坑排水形式采用潜水泵抽水，边开挖边抽水的方式，保持基坑无积水。指派专人负责集水井积水抽排，严禁坑底被水浸泡。当基坑侧壁回填土回填至自然标高后，方可拔出钢板桩，钢板桩拔除采用跳拔工艺，拔除时，可先用振动锤将锁口震活，以减少互相间的粘附，然后用吊机、震动锤边震动边拔出每根桩；个别拔不动的桩可先用振动锤震打下沉100～300 mm，然后用1 台卷扬机协助拔出板桩。钢板桩拔除期间，应加强对周边环境的变形监测，根据监测数据及时调整施工工艺。基坑开挖如图1、图2所示。

图1 工字型承台基坑开挖示意图Fig.1 Schematic Diagram of Foundation Pit Excavation of I-shaped Bearing Platform （mm）

图2 承台钢板桩支护施工工艺Fig.2 Construction Process of Steel Sheet Pile Support for Pile Cap

基坑排水采取在基坑四周设排水沟且集水坑，并由专人负责排除基坑积水，严禁积水浸泡基坑。开挖过程中和开挖以后，应注意观察坑缘地面有无裂缝、坑壁有无松散塌落现象发生，否则应及时振打槽钢对坑壁进行支护。

3.1.3 成本

⑴钢板桩租赁

钢板桩支护（租赁）成本如表2所示。

表2 钢板桩支护（租赁）成本预算Tab.2 Cost Budget of Steel Sheet Pile Support（Lease）

⑵钢板桩购买

钢板桩支护（购买）成本如表3所示。

表3 钢板桩支护（购买）成本预算Tab.3 Cost Budget of Steel Sheet Pile Support（Purchase）

3.1.4 工期

承台钢板桩支护施工，打桩和拔桩每天可以施工50 m 左右，包括进场准备大概需要2 d打桩，1 d拔桩。基坑土方开挖至承台土方回填完成在14 d左右。

3.2 放坡明挖施工

3.2.1 适用性

放坡开挖［6］施工简单，合理的基坑边坡坡度使基坑开挖后的土体，在无加固及无支撑的条件下，依靠土体自身的强度，在新的平衡状态下取得稳定的边坡并维护整个基坑的稳定。此种方法适合场地开阔，土层较好，周围无重要建筑物、地下管线的工程。

3.2.2 施工工艺流程

施工工序：桩基检测➝平整场地➝施工放样➝承台土方开挖➝破桩头➝垫层浇筑➝钢筋制安➝模板安装➝混凝土浇筑➝混凝土养护➝模板拆除➝基坑回填➝钢板桩拔除、场地恢复。

对于少数淤泥土覆盖层厚度小于3.0 m 的承台，在天气晴朗的条件下，采用明挖基坑［7］的方式施工，基坑边坡按1∶2.5 进行放坡，施工便道处按1∶5 放坡。施工通道按低于坡顶1.5 m进行布设。

基坑开挖前，首先要做好地面排水工作，以免影响坑壁的稳定。基坑开挖采用挖掘机放坡开挖［8］，开挖坡度靠近施工运输道路的一边为1∶5，其余三边均为1∶2.5。基底明沟排水坡度为2%，基坑底预留20～30 cm左右采用人工配合机械清底至设计标高。

基坑临时便道设置在1∶5 边坡上，便道路面按泥结碎石路面进行处理，路床整理宽度为8 m，路面宽设7 m，一侧设置排水沟，延伸至基坑边沿线处。基坑开挖如图3～图5所示。

图3 陆地承台明挖施工示意图Fig.3 Schematic Diagram of Open Cut Construction of Land Bearing Platform （mm）

图4 临时施工道路断面Fig.4 Section of Temporary Construction Road （mm）

图5 承台放坡施工工艺Fig.5 Construction Process of Bearing Platform Sloping

3.2.3 成本

放坡开挖成本如表4所示。

表4 放坡开挖成本预算Tab.4 Cost Budget of Slope Excavation

3.2.4 工期

在天气晴朗的情况下，放坡土方开挖承台，16 d左右完成。

4 执行成就

按测算金额考虑放坡开挖最优，测算价格依据为市场询价及近期已签类似合同金额，项目结合现场实际情况，考虑以下因素：

⑴是否确定准确的钢板桩租赁周期；

⑵基坑施工部位紧邻市政道路及围挡，放坡开挖无操作面，采用放坡施工会涉及围挡及市政路破化及恢复。

通过以上方案比选，在岸上承台地基为软弱地基且紧邻市政道路无宽阔场地进行开挖作业时，为保证边坡稳定及施工安全，采用拉森钢板桩挡土［9］开挖施工。对于少数淤泥土覆盖层厚度小于3 m 的承台，在天气晴朗的条件下，采用放坡开挖［10］更为经济快速。

5 结语

通过对承台放坡开挖和钢板桩支护开挖的研究，发现放坡开挖和钢板桩支护开挖各有优点，但受地质条件、开挖深度、周边环境以及气候条件限制，本工程23 个四桩式工字型承台2 种施工工艺均有采用，具体情况如下所示：

⑴在承台基坑地质为淤泥质土层，或受场地限制，或在施工阶段正好赶上雨季时，采用钢板桩支护开挖；

⑵在承台基坑地质为素土层、或粘土层时，采用放坡开挖。

在本项目承台施工中，放坡开挖和钢板桩支护开挖均取到良好的效果，保证了基坑边坡稳定性、承台的施工质量，同时根据现场实际情况选用合适的施工方法，合理降低了施工成本。