軟弱地基承臺開挖支護

摘要：在高速鐵路建設過程中，能否正確使用軟基開挖支護方案，對于在軟基上施工高等級道路具有十分重要的意義。文章結合高速鐵路現場的實際施工情況，對施工方案進行對比研究優化，采取最為合理的施工方法，以期為高速鐵路軟弱地基施工提供一個可行的參考，為以后的類似的鐵路橋梁施工起到指導作用。

關鍵詞：軟弱地基；承臺開挖支護；高速鐵路施工；鐵路橋梁

中圖分類號：U443 文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）01-0091-03

一、概述

隨著我國基本建設的發展，在軟土地區建高速鐵路日益增加。但在軟土地基上修建各種工程結構物時，由于軟土地基具有含水量大，孔隙比大，壓縮性高，滲透性差，承載力低，流動性大，開挖土體不穩定的工程性質，所以軟基承臺開挖滑坡，坍塌現象最為顯著，土體發生病害的情況隨時都會發生，危害發生的概率大，延續時間也較長，相應地對軟基開挖支護的研究也就成了工程中的主要問題。因此在軟土地基上修建高速鐵路除了要保證穩定及控制變形外，還必須限制不均勻沉降。因各方面原因引起的過大的不均勻沉降，將會嚴重影響上部結構的正常使用。因此，采取有效的開挖和支護方案對施工安全有著重大的意義。現有的軟基開挖支護有采用C20混凝土支擋和打入鋼板樁及其他類型，其中采用C20混凝土支擋的方法進行承臺開挖防護方法復雜，工作量大，施工選用困難，且有待完善。以此工程中通常采用打入鋼板樁法。這類方法具有施工簡便、安全穩定，且造價較低，能夠重復利用等優點，以下是結合現場情況對如何進行軟弱地基承臺開挖防護施工的一個概述。

二、工程概況

廈深高鐵圭景特大橋里程DK422+390.93～ DK424+560.65，中心里程DK423+475.79，全長2169.72m，包括樁基、承臺、墩臺身和現澆連續梁、簡支梁。承臺尺寸最大為12.0m*8.1m*2.0m,最小為9.5m*7.5m*2.0m。

該橋巖溶分部廣泛,根據地質勘察，巖溶發育強度屬中等發育，主要巖溶形態為容隙、中小型溶洞及串珠狀溶洞等。巖溶發育可使周圍作為基礎持力層的巖土體強度及穩定性大為降低，引起基礎失效乃至上部結構破壞，土顆粒亦隨地下水搬運而流失，形成土洞，當土洞發育至一定規模時，在機械振動和真空吸蝕作用下，容易引發地面塌陷。場地平原地帶存在的特殊巖土-淤泥及淤泥質黏土等軟土，屬軟弱地基土層，其分布范圍廣，厚度大，為沖擊、海積或混合型成因，巖性以淤泥、淤泥質黏性土、黏土、粉質黏土、粉細砂、中粗砂、卵礫石為主。具有高壓縮性和欠固結性、低承載力等特點，尤其是31#墩至54#墩地處農田之中，淤泥厚度達8～10m，承臺開挖時極易發生邊坡坍塌等現象。針對這種地質構造的特殊性，同時考慮到圭景特大橋是全線的控制性工程，時間緊迫，在承臺開挖上必須選取一種可靠的、省時的、經濟的方案施工。

三、方案比選

根據設計方案，該橋承臺開挖防護采用C20鋼筋混凝土支擋，C20混凝土22810m3，Q235鋼筋410.6t，僅物資耗費就達760萬元。經過認真分析地質資料，結合前期樁基施工的實際情況，混凝土支擋方案實施難度非常大，而且耗時費工，每個承臺從大約需要3天時間才能達到開挖條件。另外，廣東地區雨水較多，圭景特大橋工地原來是海灘，三面環山，地勢低洼，根據歷史水文資料反映，該區域平均降雨量可達到100多毫升，為了防止海水倒灌，雨季時該區域唯一水閘必須在海水退潮時才開啟，該區域會形成長時間的內澇，這樣將嚴重影響施工進度。從施工方法及施工條件來說，鋼板樁支護施工簡單，可以不受天氣條件的制約，從打鋼板樁開始到承臺開挖2天內可以完成，從而能保證工程進度甚至縮短工期。使用鋼板樁的過程中，能簡化檢查材料或系統性能的復雜程序，并且互換性良好，可以重復使用，成本較低，施工費用可以控制在300萬元以內。從施工計劃和成本方面著手進行對比分析，選擇使用鎖口拉森鋼板樁進行承臺防護是較優方案。

四、承臺開挖主要施工方法及要求

（一）施工工序

承臺基坑開挖、防護的主要施工工序為：測量放樣→鋼板樁試拼→鋼板樁插打施工→挖掘機垂直開挖→人工清底、修整→樁頭鑿除→基底找平→墊層及承臺主體結構施工→鋼板樁拔除、清理→路面恢復。

（二）開挖尺寸

根據現場實際施工情況，在施工初期基坑開挖平面尺寸按承臺大小每邊加寬0.8m設計，結果基坑周圍部分鋼板樁被淤泥擠壓產生變形情況較為嚴重，不能滿足正常施工。最終將基坑開挖平面尺寸按承臺大小每邊加寬1.0m設計，能夠滿足承臺鋼筋及模板安裝的正常施工。

（三）基坑支護

結合本橋地質情況及施工要求，基坑擬采用鎖口拉森鋼板樁進行防護施工，鋼板樁長度為9m，寬度為0.4m，厚度為0.1m。所有內圍檁均采用28b工字鋼制作，節點采用焊接（施工中嚴格執行鋼結構施工規范）。為確保整個圍檁的剛度和穩定性，對每層中間一道工字鋼上面加焊型鋼并將上下一道工字鋼用18#槽鋼焊接連接。在施工期間安排專人值班以防吊物碰撞。基坑開挖前在承臺頂面對鋼板樁設置內支撐以保證土體穩定。

1．鋼板樁的檢驗與矯正。用于基坑支護的鋼板樁，均進行外觀表面缺陷、長度、寬度、厚度、高度、端頭矩形比、平直度和鎖口形狀等檢驗、對樁上影響核打設的焊接件割除（有割孔、斷面缺損應補強）。有嚴重銹蝕，量測斷面實際厚度，予以折減。

矯正方法有：

（1）表面缺陷矯正。先清洗缺陷附近表面的銹蝕和油污，然后用焊接修補方法補平，再用砂輪

磨平。

（2）端部矩形比矯正。用氧乙炔切割樁端，使其與軸線保持垂直，然后再用砂輪對切割面進行磨平修復。當修整量不大時，直接用砂輪進行修理。

（3）樁體撓曲矯正。腹向彎曲矯正，是將鋼板樁彎曲段的兩端固定在支承點上，用設在龍門式頂梁架上的千斤頂在鋼板樁凸處進行冷彎矯正；側向彎曲矯正在專門的矯正平臺上，將鋼板樁彎曲段兩端固定在矯正平臺支座上，在鋼板樁彎曲段側面矯正平臺上間隔一定距離設置千斤頂，用千斤頂頂壓鋼板樁凸處進行冷彎矯正。

（4）樁體扭曲矯正。視扭曲情況，可采用上一種方法矯正。

（5）樁體截面局部變形矯正。局部變形處用千斤頂頂壓、大錘敲擊與氧乙炔焰熱烘結合方法進行矯正。

（6）鎖口變形矯正。用標準鋼板樁作為鎖口整形胎具，采用慢速卷揚機牽拉調整處理或用氧乙炔焰熱烘和大錘敲擊胎具推進方法進行調直處理。

2．鋼板樁打設。為保證鋼板樁的打設精度，我們在施工中采用屏風式打入法。先用吊車將鋼板樁吊至插樁點處進行插樁，插樁時鎖口要對準，每插入一塊即套上樁帽輕輕錘擊。在打樁過程中，為保證垂直度，用兩臺經緯儀在兩個方向加以控制。為防止鎖口中心平面位移，在打樁進行方向的鋼板樁鎖口處設卡板，阻止板樁位移。同時在圍檁上預先算出每塊板塊的位置，以便隨時檢查校正。

通過檢算和現場實際施工情況，我們將鋼板樁打入深度定為9m，根據橋位處地質勘探資料分析，持力層中無承壓水，各道支撐的受力均能滿足要求。

選用振動沉樁法鋼板樁分三次打入，第一次由9m高打至7m，第二次打至5m，第三次打至設計標高。打樁時，開始打設第一、二塊鋼板的打入位置和方向時要確保精度，每打入1m測量一次。

3．振動沉樁施工要點。

（1）振動錘振動頻率大于鋼樁的自振頻率。振樁前，振動錘的樁夾應夾緊鋼樁上端，并使振動錘與鋼樁重心在同一直線上。

（2）振動錘夾緊鋼樁吊起，使工字鋼樁垂直就位或鋼板樁鎖口插入相鄰樁鎖口內，待樁穩定、位置正確并垂直后，再振動下沉。鋼樁每下沉1～2㎜左右，停振檢測樁的垂直度，發現偏差，及時糾正。

（3）振動沉沒鋼板樁試樁數量不小于10根。

（4）沉樁中鋼樁下沉速度突然減小，應停止沉樁，并鋼樁向上拔起0.6～1.0m，然后重新快速下沉，如仍不能下沉，采取其他措施。

五、結語

圭景特大橋軟弱地基層承臺施工，原設計采用C20混凝土支擋的方法進行承臺開挖防護，后經結合現場實際情況對原方案進行了優化，優化后在軟基上開挖承臺防護采取鋼板樁圍護的方式，不僅節約了工程費用，保證了施工進度，而且成功地解決了因地質條件差所帶來的施工困難，在確保安全質量的情況下，順利地將全橋65個承臺施工完畢，取得了顯著的

成果。

參考文獻

[1]中國人民共和國鐵路部.鐵路橋涵設計基本規范[S].北京：中國鐵道出版社，2000.

[2]人民交通出版社.公路橋涵設計通用規范[S].北京：人民交通出版社，1989.

作者簡介：陳劍（1977-），男，湖南永州人，中鐵二十三局集團第七工程有限公司工程師，研究方向：工程管理。

（責任編輯：趙秀娟）