管道深基槽施工技术实践与分析

钱勇生

（安徽水安建设集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

1 工程概况

巢湖市长江供水工程为从长江干流取水，通过管道、加压泵站引水至含山县、巢湖市。项目全长77.865km，其中三标段埋设的PCCPDE 管径分别为DN2000、DN1800，埋设长18.06km，顶管长3300m，供水管设计埋深4.0～6.8m。深度达7m 基槽以放坡开挖为主，但7.162km 开挖管线为人工填土和淤泥，靠近公路、供水及燃气管线、电力杆（塔）及通信光缆等受限制部位，为保证工程质量安全、进度和经济效益，深基槽施工采用钢板桩支护。

2 钢板桩施工方案分析

2.1 钢板桩型号

基槽开挖深度达7m，钢板桩入地深度不少于挖土深度的1/3，基槽围护结构的钢板桩采用德国拉森Ⅲ型板桩，长12m。

2.2 支护形式

距离管道中心线两侧2.3m 处拉槽平整开挖，放入样架后施打钢板桩作为基槽两边的围护结构，在距桩顶1～2m 处设置纵向围檩，并加设一道间距3m材料为d237×12 的钢管横向支撑，钢板桩、围檩、横撑之间电焊固定。

2.3 施工工艺流程

拉森钢板桩施工工艺流程：定位放线→拉槽→安装导向定位托架→施打板桩→挖土→围檩及钢支撑安装→挖土→垫层施工→管道安装→土方分层回填→拆除支撑及围檩→土方分层回填→拔除板桩。

2.3.1 施工准备工作

拉森钢板桩为线性施工，采用长臂挖机开挖，直接装车经施工便道弃土外运。根据现场情况布置材料堆场、用电、排水及临时堆土区等，避免施工相互干扰影响工期。

2.3.2 拉槽及样架安装

挖掘机、推土机及自卸汽车完成沟槽的拉槽开挖整平，沟槽底部平整，宽度能够放入样架，保留足够作业空间，深度尽量以少外运土方，符合振动锤碰不到样架且比桩顶设计低一定高程。

导向和定位的样架采用2 根350mmH 型钢，制作样架的2 根H 型钢间距比钢板桩多2～5cm 的间隙。2 根平行的导桩在样架两端打入，并将样架吊装用链钳固定在导桩上。样架的安装位置以保证钢板桩沉到设计标高振动锤碰不到为准，通常比钢板桩顶低30～50cm。第一次安装样架需打入2 根导桩，移动样架时样架的一端可放置于钢板桩上，另一端只需打入一根导桩。

2.3.3 施打钢板桩

吊车的主卷扬吊住振动器，缆绳捆绑的钢板桩采用吊车的副卷扬吊起至布置线上，利用振动器夹住钢板吊入导直。吊装作业的钢板桩易扭曲，注意插口处（锁口）以防损坏。为减少合拢数，钢板桩的施打位置从轴线的中间向两边扩展。第一根钢板桩是后续钢板桩施打的基准，其位置和倾斜度采用经纬仪观测。第一根钢板呈自由无法直立状态，移到样架内需要辅以人工扶正，后面钢板的连接与导向靠锁口完成。

施打钢板桩随时调整垂直度，用吊锤观测钢板的轴向及法向，电流表的变化反应振动速度，电流在220～280A 适合砂性土施工，电流在250～400A 适合粘性地质施工，观察锁口处连接四周的间隙情况，及时调整减小振动阻力，为防止锁口处温度增高，要经常上下活动钢板，避免其在某一位置振动时间过长。施打过程钢板桩易倾斜，除一般调整外还需备用特制异型钢板桩随时纠偏。

2.3.4 围檩、横撑安装

完成一定施工区段后的钢板桩安装围檩、横撑，先开挖基槽至围檩、横撑的安全高程，吊运就位的围檩与钢板桩焊接在一起，当一定施工区段的两侧钢板桩纵向围檩全部安装完毕后，再将横撑两端与钢板桩上的纵向围檩焊接，形成稳定的支撑体系。

2.3.5 基槽开挖

基槽开挖过程中运输汽车与基槽保证一定的安全距离，每个工作面使用2 台挖掘机开挖，一台挖掘机开挖基槽，开挖的土方卸至周边平台，另一台挖掘机配合挖土装车运至附近堆场，便于基槽土方回填利用，开挖时基槽监测同步进行。

3 实施控制要点及监测

3.1 实施控制要点

3.1.1 试桩

沉桩施工前先试桩，试桩位置选择在离施工现场不远处，与现场地质条件相似位置或钢板桩施工代表性区域，试桩数量不小于10 根。试桩数据分析后确定施工钢板桩类型及施打机械型号。

3.1.2 机械设备选择

钢板桩施工原理为振动锤与钢板桩刚性连接，沉桩土体阻力在钢板桩与接触土体强迫振动时降低，使钢板桩在自重及振动锤的压重作用下沉入土体，主要机械为振动锤及起吊设备。

3.1.3 质量控制要点

（1）钢板桩的检验

钢板桩检验分材质检验和外观检验，材质检验母材的化学成分及机械性能，外观检验其表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端部矩形比、平直度和锁口形状等。

（2）倾斜度及合拢控制

单根插打钢板桩的受力状态不同，上部自由，下端锁口连接助力大于上部，使上部有向前进方向倾斜趋势，需要采取必要方法纠偏确保垂直度。施工中钢板桩倾斜度控制在1.5%以内，超过1.5%要下入异行钢板桩及时纠偏，否则难以继续施工。

合拢口处容易合不了拢，形成渗水区，要严格控制合拢口附近l0～20 根钢板桩的垂直度，准确测量合拢口宽度加工特形钢板桩，试插符合要求后再焊接合拢特形钢板桩。

3.2 监测

3.2.1 监测频率

基槽监测的观测间隔时间根据施工进程、变化量大小确定，在监测开始前测定初始数据，且不得少于3 次。当钢板桩拔除并回填至设计标高后，支护监测工作结束，基槽监测频率见表1。

表1 基槽监测频率表

3.2.2 报警值

监测项目的变化速率或累计值达到规定值，或变化速率连续3 天超过规定值的70%时报警，应对基槽支护结构和周边环境中的保护对象采取应急措施，相关报警数值见表2。

表2 报警数值表

4 结语

通过对管道深基槽开挖支护类型比选，确定基槽采用钢板桩支护，并对其支护形式、工艺流程、实施控制要点及监测等进行了分析。该项目中钢板桩支护监测稳定，施工速度快，对周边环境影响小，是一种安全可靠、高效简便、值得推广的施工技术■