談深基坑護坡方式選擇及鋼板樁護坡施工

李 國 洋

(山西三晉鐵建工程集團有限公司，山西 太原　030000)

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談深基坑護坡方式選擇及鋼板樁護坡施工

李 國 洋

(山西三晉鐵建工程集團有限公司，山西 太原030000)

摘要：根據唐港鐵路平改立7號路立交橋工程的水文地質條件，分析了該工程基坑邊坡的穩定性，通過比選，確定了鋼板樁邊坡支護形式，并介紹了其施工工藝流程及技術要點，指出該支護形式施工簡易快捷、擋土強度高、經濟效益顯著。

關鍵詞：基坑，邊坡，鋼板樁，支護形式，穩定性

1工程概況

1.1工程簡介

唐港鐵路平改立7號路立交橋工程，位于唐山市海港開發區。本工程設計中7號路公路起訖里程為BHK0+651.205～BHK1+151.205，公路寬28 m，東西走向，與既有鐵路東港線立交，以框構橋形式下穿鐵路。由于框構結構高度為9.35 m，凈高不小于5.1 m，采用整體現澆方式施工，公路施工整體以U型槽路塹方式進行，所以基坑開挖是本工程的首要施工任務。受框構橋高度影響，本工程基坑開挖最深處可達9 m，屬于深基坑施工，所以在長度500 m的施工范圍內，基坑土方開挖及邊坡防護直接影響后期工程的開展。本工程2014年9月20日開工，設計工期為23個月。

1.2水文地質

1)工程地質。

2)水文氣象。

本區屬暖溫帶亞濕潤氣候區。四季分明，夏季悶熱多雨，雨量多集中于7月～9月；年平均降水量為636 mm，年蒸發量為1 642.1 mm，最大風速20.3 m/s(saw)。年平均氣溫9.5 ℃～11.5 ℃，極端最高氣溫39.9 ℃，極端最低氣溫-23.7 ℃。

地下水為第四系孔隙潛水，主要含水層為粉土層、細砂層，地下水埋深0.7 m～3.7 m，主要受大氣降水及地表水補給，亦受海水影響，水位變化幅度1 m～2 m。根據JTG C20—2011公路工程地質勘查規范的相關規定，按Ⅱ類環境(指均具有干濕或凍融交替作用)，地表水對混凝土結構具有強腐蝕性；地下水對混凝土結構具有強腐蝕性。

1.3基坑邊坡穩定性分析

1.3.1地基土分層

根據設計圖紙，在具體施工過程中基坑開挖最深處可達9 m，地基土自上而下依次為：填土層、粉土層、粉細砂層、粉質粘土層，計算時基坑底部以下考慮5 m的粉質粘土。地下水位取地表以下1 m，不考慮坡面外靜水壓力，不考慮地震影響。各土層具體參數見表1。

1.3.2瑞典條分法

瑞典條分法是條分法中最簡單最古老的一種。該法假定滑動面是一個圓弧面，并認為條塊間的作用力對邊坡的整體穩定性影響不大，可以忽略，或者說，假定每一土條兩側條間力合力方向均和該土條底面相平行，而且大小相等、方向相反且作用在同一直線上，因此在考慮力和力矩平衡條件時可相互抵消。

瑞典條分法見圖1。

1.3.3穩定性計算

用《理正巖土計算》軟件，將坡面、水面及各土層參數輸入軟件，計算結果如圖2所示。

計算結果數據：

1)滑動安全系數:0.580。

2)滑面信息:土條總數:21；圓心半徑(m):(3.080,10.600)R=11.038。

3)第1個土條信息:a.幾何信息。左上點坐標(m):(-0.000,0.000)；左下點坐標(m):(-0.000,-0.000)；右上點坐標(m)：(1.000,0.667)；右下點坐標(m):(1.000,-0.241)；土條尺寸:寬度=1.000 m,底部長度=1.029 m；土條面積:0.454 m2；土條底部傾角:-13.532°。b.物理信息。土條底部:C=10.000 kPa,φ=25.000°。c.受力信息。土條自重:W=(8.302 kN,-2.580 m)；土條底部:法向力=(8.072 kN,0.000 m),切向力=(24.224 kN,11.038 m)；土條左側:法向力=0.000 kN,切向力=0.000 kN；土條右側:法向力=0.000 kN,切向力=0.000 kN。

1.3.4穩定性結果分析

經計算，得出滑動安全系數為0.580。

按照YB 9258—97建筑基坑工程技術規范基坑整體穩定性安全度指標要求，滑動安全系數應不小于1.1。

由于滑動安全系數Fs=0.580<1.1，所以基坑邊坡不穩定，需進行邊坡支護。

2支護方式選擇

由于本地地下水極其豐富，故設計在基坑外2 m處進行高壓旋噴樁支護施工。在高壓旋噴樁支護施工完成后，基坑開挖施工才能正常進行。根據本工程特性，基坑邊坡支護有高壓旋噴樁支護、噴錨支護及鋼板樁支護三種方式可選。經過計算、試驗段施工，從支護效果、施工工藝、工程造價各方面進行比選，高壓旋噴樁支護、噴錨支護效果均不理想，最終選擇鋼板樁邊坡支護方式。

2.1高壓旋噴樁支護

在BHK0+651.205～BHK0+751.205南側范圍內設置100 m高壓旋噴樁支護試驗段。高壓旋噴樁直徑60 cm，單排布置，樁間距60 cm，平均樁長12 m，具體樁長根據基坑內外水位差逐段確定，水位以上采用空打。試驗結果顯示，由于高壓旋噴樁采用混凝土樁，承壓能力強，抗剪能力差，對基坑邊坡防護效果較差。高壓旋噴樁支護試驗段施工期處于2014年10月上旬，受降雨沖刷影響較小，試驗段完成后，對基坑進行1∶1.5放坡開挖，在基坑開挖至4 m深度時，邊坡底部出現大面積滑塌，故高壓旋噴樁支護不可行。

2.2邊坡噴錨防護

在BHK0+651.205～BHK0+751.205北側范圍內設置100 m噴錨護坡試驗段。噴錨支護施工處于2014年10月下旬，采用一邊開挖一邊噴錨的防護方式。基坑仍然進行1∶1.5放坡開挖，每開挖1 m深度，就對基坑邊坡實施噴錨防護。噴錨材料選用C25普通硅酸鹽混凝土，首先對所要防護范圍的邊坡鋪設方眼鋼絲網，并用錨釘固定，再在高壓作用下進行混凝土噴灑，混凝土噴灑厚度為5 cm，噴錨完成凝固后繼續對基坑開挖。在基坑開挖至5.5 m深度時，基坑底部噴錨層下大面積滑塌，以致噴錨層破裂，故邊坡噴錨防護也不可行。

2.3鋼板樁邊坡支護

在高壓旋噴樁支護和噴錨防護試驗段無效失敗后，經研究決定采用鋼板樁支護方式。鋼板樁試驗段在BHK0+801.205～BHK0+901.205南側100 m范圍內，施工處于2014年11月上旬。首先對試驗段范圍內基坑進行1∶1.5放坡開挖，開挖至1 m深度時，開始鋼板樁施工。根據工程地質情況，本工程采用臨時性懸臂式鋼板樁擋墻邊坡防護。鋼板樁為工字形，樁長12 m，樁間距0.3 m，單排布置。鋼板樁施工完成后，繼續對基坑1∶1.5放坡開挖，直至9 m深度。在此開挖過程中，無滑塌現象出現，基坑邊坡保持持續穩定狀態，故鋼板樁護坡成功。

2.3.1施工工藝流程

由于鋼板樁護坡試驗段的護坡效果良好，本工程決定全面采取鋼板樁邊坡支護方式，其施工選材、布置及工藝完全按照試驗段要求施工，其施工工藝具體如下：

1)基線確定。在不影響基坑內部各項施工的前提下，在基坑邊坡向下1.5 m處，確定為單排鋼板樁施工軸線，用儀器測量放線，并撒灰線標明鋼板樁施工位置。

2)定樁位。按順序標明鋼板樁的具體樁位，撒灰線標明。

3)鋼板樁施打。施打順序為：從BHK0+651.205處由西向東，基坑南北兩側同時施打。采用單獨打入法，即吊升第一支鋼板樁，準確對準樁位，工字鋼腰腹垂直于灰線、逢中振動打入土中，外露部分為0.5 m。吊第二支鋼板樁，工字鋼腰腹順灰線方向，振動打入土中，如此重復操作，直至基坑鋼板樁完成。

2.3.2施工要點

1)裝卸鋼板樁宜采用兩點吊。吊運時，每次起吊的鋼板樁根數不宜過多。2)鋼板樁堆放的順序、位置、方向和平面布置應考慮到以后的施工方便，并按施工部位分別堆放，堆放的高度不宜超過2 m。3)鋼板樁施打前必須進行選材，對有變形的進行矯正。4)施工機械站位基礎必須平穩、牢固。基坑頂周邊設置連續封閉的安全護欄，防止人員墜落。

3鋼板樁支護效果

本工程自從采用鋼板樁基坑邊坡防護后，基坑施工過程中，在承受了多次強降雨雨水沖刷后，沒有出現邊坡大面積滑塌現象。另外，鋼板樁支護施工簡易快捷、擋土強度高以及可循環利用，為工程施工節約了工期、成本，使得工程利潤最大化。

本項目工程總額10 143.945 6萬元，設計工期23個月，2014年9月20日開工。由于合理采用鋼板樁邊坡支護方式，基坑邊坡防護效果明顯，護坡成功。在深基坑邊坡成功支護的前提下，本工程后續施工開展順利，于2015年7月底完成了鐵路框構橋及公路部分主體施工，提前工期11個月，產生經濟效益1 150萬元。

參考文獻:

[1]陳仲頤，周景星，王洪瑾.土力學.北京：清華大學出版社,1994.

[2]劉國彬，王衛東.基坑工程手冊.第2版.北京：中國建筑工業出版社，2009.

[3]歐領特.鋼板樁工程手冊.北京：人民交通出版社，2011.

Discussion on deep foundation pit slope protection mode selection and steel sheet pile construction

Li Guoyang

(ShanxiSanjinRailwayConstructionGroupLimitedCompany,Taiyuan030000,China)

Key words:foundation pit, slope, steel sheet pile, support form, stability

Abstract:According to the hydrology geology conditions of Tanggang railway reform legislation No.7 Road overpass engineering, this paper analyzed the stability of the engineering foundation pit slope, through the comparison and selection, determined the steel sheet pile slope support form, introduced its construction process and technical key points, pointed out that the support form construction was simple and quick, high retaining soil strength and economic benefits significantly.

文章編號：1009-6825(2016)14-0081-02

收稿日期：2016-03-05

作者簡介：李國洋(1990- )，男，助理工程師

中圖分類號：TU463

文獻標識碼：A