砂质黏土地层管道基坑钢板桩支护技术研究

田 雨，高忠旺

(1.山东省路桥集团有限公司，山东 济南 250014；2.中国建筑第八工程局有限公司发展建设分公司，山东 青岛 266000)

1 引 言

钢板桩具有支护强度高、易施工、能够重复利用、施工速度快等优点，被广泛的应用于黏土、砂土等地层基坑支护中[1]。拉森钢板桩是钢板桩中最常见的型式，钢板桩之间采用卡扣连接，施工简单，可重复利用率高。砂质黏土地层透水性强、稳定性差，基坑开挖后易出现塌方、渗水、冒砂突涌等灾害，严重威胁施工安全[2]。合理的开展基坑钢板桩支护设计，优化基坑施工工序对砂质黏土地层基坑安全施工具有重要意义[3]。

针对砂质黏土地层钢板桩支护及基坑施工中存在的问题，研究以泉州市二重环湾快速路管道基坑为依托，分析了砂质黏土地层钢板桩支护技术及基坑开挖工法，研究成果可以为今后砂质黏土地层钢板桩支护提供借鉴。

2 工程概况

泉州市二重环湾快速路晋江段于YK1+324.074与二重环湾相交，快速路主路下穿二重环湾辅路，形成三层立体交叉。快速路下穿通道采用U型槽收水，并通过集水槽排入通道最低点集水井中，集水井引出一根管道，由西向东排入规划渠道中。管道埋深2.5～6 m，管道基础土层为坡积砂质粘性土和残积砂质粘性土，地下水含水层(细砂、砾砂层)分布广泛，对管道施工影响较大。管道采用开槽埋管进行施工，埋置深度小于3.0 m时采用横列挡土板支护，埋置深度3.0～5.0 m时采用钢板桩围护，施工中根据地质情况采用一至二道工具式支撑。

管道安装前先施作基坑，，采用静力压入的方法施工。拉森钢板压入前先对钢板桩位置进行放线定位，定位完毕后安装吊机与钢板桩导向定位托架，随后进行钢板桩施工。钢板桩施工完毕后拆除定位托架并开挖基坑，边开挖基坑边施作内部支撑。基坑开挖至基底后，施作基底垫层并安装管线，随后回填形成地下结构。管线施工完成后，钢板桩可拔出回收利用，拔出的土孔需进行处理。

3 钢板桩支护技术

管道主要位于现有道路及农田上，比较适合采用钢板桩围护，对此基坑采用拉森IV型钢板桩加内撑作为支护结构，钢板桩长度9 m或12 m，嵌固深度大于4 m以保持钢板桩的稳定性。管线箱涵宽度为2.4 m，两侧预留0.8 m的施工空间，管线基坑宽度为4 m。钢板桩第一道支撑采用直径609×16 mm的钢管支撑，腰梁采用H型钢，钢管与H型钢连接，为保障钢管与腰梁稳定底部设置牛腿。基坑开挖深度较深，需采用第二道支撑时，第二道支撑采用H型钢。

依据工程地质条件，钢板桩采用静力压入方法施工，施工线先设定出基坑围护结构的轴线，并采用钢板桩按照一定间隔设置导向桩。导向桩之间设置挂绳线作为导线，以此控制钢板桩位置。拉森钢板桩用吊车吊装就位后采用履带式450型液压打桩机施打，在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度，保障施工精度。

钢板桩施作完毕后进行基坑开挖，第一道钢管内支撑在开挖深度为1 m时设置，施作前先设置钢腰梁，钢支撑与钢腰梁连接，需预加轴力的内支撑一侧设置活络端。钢板桩与钢支撑连接时，连接节点处腰梁翼缘和腹板均应加焊加筋板，下部起支撑作用的钢牛腿与钢板桩周围采用全部满焊，加筋板与H型钢焊缝堆高。钢腰梁、支撑之间用电焊焊接牢固，基坑支撑体系全部焊接完后才可进行后续基坑开挖。

4 基坑开挖

管道主要位于道路及农田上，土方开挖前先破除原有混凝土路面，并做探沟调查地下管线位置，管线位置不符时先处理管线，处理后进行基坑开挖。基坑位置地下水丰富，采用坑内井点降水，地下水位基坑开挖深度1 m以下。基坑内部设置排水沟及集水坑，并配备抽水泵，随时抽出坑内积水。基坑外侧设置截水沟，避免外侧水进入基坑内部。

开挖采取分层分段开挖，层数分为两或三层。第一层土方由原地面开挖至第一道钢支撑，钢支撑施工完毕后开挖下一层土。基坑深度较浅仅设置单层支撑的，基坑开挖至坑底，需设置第二道支撑的，开挖至第二道支撑位置处，第二道支撑开挖后在挖至基底。基坑采用 “挖掘机+人工配合” 的方式开挖，基坑深度较大，一台挖掘机难以开挖至基底，可采用两台挖机接力的方式开挖，两台挖机分别位于基坑顶和基底。土方开挖应与内支撑架设紧密结合，土方开挖为内支撑施工提供工作平台，而内支撑应尽快产生刚度与预紧力，形成整体围护结构，降低基坑开挖变形。土方开挖过程中，严禁挖掘机碰撞基坑支撑体系，以免引起基坑围护结构失稳。基坑开挖过程中，应时时监测地表沉降，一旦出现较大沉降时应及时对地层进行注浆，加固地层。基坑出现突水灾害时及时堵压，并进行压密注浆处理，注浆采用水泥-水玻璃浆液，同时增加降水井降低坑外水位。支护钢板桩超过变形警戒值过大引起险情时，在变形较大处增设钢支撑，确保基坑壁稳定。

为防止基坑坑底扰动，基坑开挖完成后进行底部垫层施工，若垫层施工不及时，应预留30 cm的覆盖土层。土方开挖至设计标高后，浇捣管道基础，基坑底部地质条件较差时，可采取换填的防止改善地基条件，换填施工应随挖随填，管道地基承载力不小于100 kPa。管道基础浇筑完毕后进行管节施工，并回填土体。回填材料采用中粗砂并保障密实度。基坑回填完毕后，钢板桩可拔除，并重复利用。基坑施工过程对地表沉降、围护结构变形进行了监测，监测结果显示地表沉降及围护结构变形均小于规范要求值，表明钢板桩支护技术在泉州市二重环湾快速路下穿段管线基坑施工中取得了良好的应用效果，基坑开挖处于安全可控的范围内。

5 结 论

为探明钢板桩支护技术在砂质黏土地层管道基坑中应用的效果，研究依托泉州市二重环湾快速路下穿段管线基坑工程，开展砂质黏土地层管道基坑钢板桩支护技术研究，得到以下结论。

(1)泉州市二重环湾快速路下穿段管线基坑采用钢板桩+内支撑作为支护结构，保障了基坑施工的安全性，表明钢板桩适用于砂质黏土地层管道基坑的支护。

(2)基坑开挖过程中，优化了开挖顺序，并通过注浆对地层进行了加固，保障了基坑开挖的稳定性，现场监测表明地表沉降及围护结构变形均小于规范要求值，现场施工高效合理。