鋼板樁支護結合打井降水技術的應用

□文/張鵬飛

工程概況

天津鋼管集團有限公司第四套軋管工程即460軋管廠項目用來加熱管坯的熱工設備是中徑為48 m的環形加熱爐，爐子煙囪坐落于主廠房之外，連接爐本體與煙囪的鋼煙道布置于地下施工的鋼筋混凝土隧道中。該隧道根據工藝及設計要求位于主廠房C～D軸、14～17線之間，全長約140 m、寬7.2 m、凈高6.0 m、底板底標高-7.000 m，由于自然地坪為-0.800 m，因此開挖深度為6.3 m（加上混凝土墊層100 mm厚）。

在地下煙道所經過的區域，環形加熱爐基礎管樁、主廠房柱基及熱軋區基礎CFG樁已施工完畢，為了保護周圍樁基，防止偏移，先進行深基支護，再進行基坑開挖，同時要采取有效降水措施，確保深基坑成型，為煙道施工創造安全的地下工作空間。

方案選擇

煙道工程地下水位為-1.500 m，地基為海陸交互沉積或河道沖積而形成的粘土質地基，土質水平層理比較發育，水平滲透系數較大，所以采用無砂管打井降水，布置于基坑外側，井內放置潛水泵進行抽排。

由于工期緊，需盡快為淺基施工創造條件，因此放棄了施工周期長、造價相對較高的混凝土樁墻的支護體系；根據軟土地基土質較軟、強度較低的特點，采用鋼板樁進行基坑支護。同時鋼板樁外側采取了土體卸荷措施，基坑內采取鋼圍囹及鋼管對撐的內支撐體系，使鋼板樁受力均勻，增大剛度和整體穩定性。見圖1。

工藝流程

打井降水→施打鋼板樁→放坡挖土卸荷→安裝內支撐體系→垂直挖土到底→澆注混凝土墊層→地下結構施工完后回填基坑→拔出鋼板樁。

施工方法

成井與降水

施工時要遵循先降水后支護再開挖的方法，有利于基坑整體成型的穩定性，降低土體的含水率，避免坍塌沉陷的發生。

（1）布井原則。降水井采用φ500 mm無砂管井，井位布置于基坑外側4 m左右，井間距15 m，井深低于基坑底18 m。

（2）施工順序。測量定位→做井口、安護筒→鉆機就位→鉆孔→回填井底碎石墊層→吊放井管→回填管壁與孔壁間瓜子石過濾層→洗井→井管內安設水泵→安裝抽水控制電路→試抽→井管正常降水→降水完畢后封井。

（3）主要方法。 降水井成孔采用回轉鉆機鉆孔，自成泥漿護壁，井口設護筒，以防坍孔，一側設排泥溝、泥漿坑。成孔直徑大于無砂管外徑200 mm。成孔后吊放水泥無砂管前應清孔，可用吊筒反復上下取出泥漿。井管利用鉆機自身的卷揚機分段下放，水泥無砂管每節長1 m，有承插口使上下各節井管結成一體，頂部比自然地坪高0.5 m。

井管下入后，及時在井管與土壁之間填充碎石至距自然地坪0.5 m處，上部用粘土分層回填。用繩綁牢潛水泵吊入井內，水泵避免貼近井底，宜放在距井底2.5～3.0 m處，吸水管底端裝逆止閥，上部與井管口固定并與地面匯水總管連接。降水深度應確保井內水平面在基坑底以下1 m。降水工作完成后，應用土石屑回填進行封井。

打樁與卸荷

當地下水位降到基底標高以下1 m時，根據測量放線挖設打樁導槽，導槽寬1.5 m，在導槽內施打鋼板樁，鋼板樁采用12 m長I36C型工字鋼，按一順一丁形式布置且相互咬合，預留1 m工作面。

鋼板樁采用液壓振動單樁打入法，以一塊鋼板樁為一組，從一角開始逐塊插打，直至工程結束。該方法施工簡便、可不停頓地打、樁機行走路線短、速度快。但單塊打入易向一邊傾斜，誤差積累不易糾正，墻面平直度難以控制，因此在打樁過程中，為保證鋼板樁的垂直度，開始打設的1～2塊鋼板樁的位置和方向應確保精度，以便起到樣板導向作用并且每打入1 m應測量一次，必要時用2臺經緯儀在兩個方向加以控制。

在鋼板樁打設完畢后，進行一次基坑開挖，開挖深度約深3.5 m，放坡系數1∶1。同時可起到將鋼板樁外圍土體進行卸荷的作用。

支撐與挖土

在距鋼板樁頂部約0.5 m處，每間隔5 m焊接鋼牛腿，在其上方周圈固定300 mm×300 mm的H型鋼水平圍囹，于基坑短方向設置鋼對撐與圍囹相接。鋼對撐采用φ600 mm×8鋼管并在基坑角部安裝斜撐。見圖2。

圖2 基坑內鋼支撐

鋼支撐焊接安裝結束后，進行基坑的二次開挖，開挖中要對降水井進行保護，對基坑的穩定進行監測。基坑成型后，及時施工墊層，澆注范圍頂至鋼板樁。

回填與拔樁

（1）基坑回填。地下鋼筋混凝土隧道結構施工完，按照設計及規范要求分層進行夯填，保證土體壓實度。

（2）拔樁。基坑回填后可停止降水，拆除鋼支撐并拔出鋼板樁。拔樁的開始點離鋼板樁墻角5根以上，必要時可間隔拔除。拔樁采用振動法。振動拔樁是利用振動錘對鋼板樁施加振動力，擾動土體，破壞其與鋼板樁間的摩阻力和吸附力并施加吊升力將樁拔出。待鋼板樁完全拔除后，對留下的樁孔及時回填處理，回填材料選用砂子，回填時應做到密實無漏填，避免引起周圍土體位移和沉降以及由此造成臨近柱基或管樁等的破壞。

質量及安全措施

（1）深基坑支護最終確定的具體方案必須進行安全驗算，經有關部門批準后方可實施。

（2）降水管井內安水泵前要清洗濾井，沖除沉渣，直至抽出清水為止，否則會造成淤井，影響降水效果。

（3）基坑內鋼支撐安裝除符合計算要求外，還要符合構造要求，如鋼管支撐兩端局部受壓大，應采取焊接加勁板等補強措施。

（4）開挖過程中，反鏟不得碰撞鋼板樁及支撐系統，在反鏟挖不到的部位，可采用人工取土或其他方法。

（5）基坑周圍不得堆土，在基坑形成后，要施工截水溝或擋水壩并設置防護欄桿，防止對基坑造成破壞。

（6）在基坑整個開挖過程中，要對基坑及周圍的建筑物進行不間斷的監測，出現問題及時處理。

結語

采用鋼板樁支護結合大井降水技術進行基坑成型施工，方法簡單，施工周期短，支護用材料可以回收反復利用，成本低。與地下連續墻、機械成孔灌注樁加止水圍幕的基坑支護方法相比可降低工程成本約2/3，經濟效益顯著。同時，保證了基坑內無積水,成型穩定，加快了施工進度。因此，在軟土地基不超過8 m的深基坑支護施工時，可以優先選擇此方案。