近堤橋梁承臺基坑開挖鋼板樁支護探討

陳乃輝 楊逸航

（作者單位：安徽省淮河河道管理局 233000中水淮河規劃設計研究有限公司 230601）

鋼板樁支護具有強度高、容易打入堅硬土層、速度快、施工簡便、接合緊密且不易漏水、可多次重復使用的特點，廣泛用于橋梁承臺基坑開挖的施工中。但是在橋墩承臺距離堤防較近或者直接位于堤坡上的情況下，如果鋼板樁安裝或者拆除施工控制不當，極易造成堤防滑坡、裂縫、擾動堤基等問題，給防洪工程造成新的隱患。本文通過案例分析，對近堤橋梁承臺基坑開挖鋼板樁支護問題進行探討。

一、案例分析

1.案例概況

選取蚌埠市大慶路淮河公路橋11 號墩承臺基坑開挖鋼板樁支護為典型案例。大慶路淮河公路橋11 號橋墩布置在淮北大堤迎水坡堤身，承臺基坑于2010年10月進行鋼板樁支護施工，基坑頂面高程為20.50m，基坑開挖底高程15.749m，基坑最大開挖深度為4.75m。垂直橋向基坑支護采用48 根歐標WRU-770 鋼板樁，順橋方向采用40 根Φ600mm 鋼管樁，樁長均為12.00m，鋼板樁采用ice54nf 液壓式振動錘下壓，入土深度均為6.00m。

10月25日，11#橋墩混凝土澆筑完成，過程中觀測鋼板樁頂最大水平位移為5mm，堤防無明顯開裂現象；11月3日，基坑坑底抽水開始土方回填，回填采用原狀土，采用蛙式打夯機人工分層夯實；11月20日（基坑回填后15 天），檢查發現堤防迎水坡上砌石護坡及堤身出現裂縫，裂縫開始時窄且淺，范圍小，僅在堤坡下部出現；后期觀測發現，隨著時間的推移，裂縫逐漸發展，變寬，加深，并向兩側擴展，迎水側堤腰處裂縫開始向下依次變寬、變深，逐漸發展為迎水坡堤腰至堤頂及背水坡均出現的明顯裂縫，堤腳干砌石護坡傾斜、松動。裂縫最大寬度達8～28cm，最大裂縫深度0.3～2.55m，至12月底裂縫趨于穩定。

2.裂縫原因分析

造成堤防迎水坡裂縫的主要原因是11 號墩承臺鋼板樁支護施工中對堤基產生了擾動，后期鋼板樁拔除時堤腳又形成了臨空面，土方回填分層碾壓不密實，回填區域形成了堤坡軟弱區。

3.處理方案

對堤坡裂縫土層開挖后進行堤身回填，迎水面堤身錐探灌漿，迎水面堤腳設置壓穩平臺，護坡防護等工程措施進行了應急處理并加強觀測。目前堤防已穩定。

二、鋼板樁支護施工控制要點

1.加強工程監測

基坑支護結構關系到工程本身的安全，還關系到附近堤防的保護，因此必須對基坑施工的全過程進行監測，主要有土體水平位移（測斜）監測，坡頂水平位移和沉降監測。如工況發生變化，應及時進行分析對比，記錄變形速率，同時加密觀測次數。

2.嚴格控制鋼板樁的打入頻率

一般情況下，鋼板樁均采用振動錘打入，其振動頻率應考慮地質情況，避免造成土體液化，同時如出現較大偏差不易強行糾偏，應拔出重打，防止因糾偏過分擾動原土體，或造成土體中有較大的空洞。因此，應根據地質和地層條件選擇振動機械，合理控制振動頻率，防止引起土體變形。

3.基坑開挖時注意防護

基坑開挖時應做好防護，避免因雨水進入基坑影響土體性狀；在距基坑邊坡3m 的范圍內嚴禁行駛汽車等大型機械，在距邊坡1m 范圍內嚴禁堆放棄土或材料。

4.土方回填

涉及堤身的基坑土方回填應根據《堤防工程設計規范》和《堤防工程施工規范》的規定進行控制，加培土料應與原堤身土料的特性相近，或采用開挖原狀土，填筑標準不應低于原堤身的填筑標準。填土前，應清除橋墩承臺表面的乳皮、粉塵及油污等，同時對表面的外露鐵件進行割除，對鐵件殘余露頭應用水泥砂漿覆蓋保護。填土時，應先將橋墩承臺表面濕潤，邊涂泥漿、邊鋪土、邊夯實；涂漿高度應與鋪土厚度一致，涂層厚度宜為3～5mm，并與下部涂層銜接；不允許在泥漿固結后再鋪土夯實。橋墩承臺兩側填土應保持均衡上升；貼邊填筑宜用夯具夯實，鋪土厚度宜為15～20cm。

近堤腳基坑土方回填應按照迎水側防滲背水側導滲的原理，迎水側采用粘土回填，背水側采用基坑開挖時的土方回填，不足部分從基坑附近征地取土或采用沙性系數大于原狀土的土方，土方填筑在靠近建筑物及機械難以施工的部位采用膠輪車運料，人工鋪料、夯實，其余均采用2.75m3鏟運機運土，74kW 履帶拖拉機壓實。機械壓實時鋪料厚度每層控制在25～30cm，土塊最大粒徑不大于10cm，人工夯實時，鋪料厚度每層控制在15cm 以內，土塊粒徑不大于5cm，土方在壓實過程中，對于超徑土塊應人工粉碎，對于含水量過大或過于干燥的土料應采取晾曬或灑水的措施，以保證回填土的質量。

5.嚴控鋼板樁拔除施工過程

鋼板樁拔出一般也用振動錘拔樁，利用振動錘產生的強迫振動，振動土質破壞鋼板樁周圍土的粘聚力以克服拔樁阻力，依靠附加起吊力的作用將樁拔除，此過程對土體擾動最大，因此根據地質和土層情況，嚴格控制振動機械的振動頻率，并時刻觀測周邊工況，一旦發生土體崩裂，立即停止拔樁，同時拔樁不應過快，以免鋼板樁拔除后造成較大的臨空面。

6.及時封堵臨空面

鋼板樁拔除后的臨空面應及時封堵，按照“前堵后導”的原則，迎水側的臨空面用黏土球按照鉆探孔封堵的要求及時封堵；背水側的臨空面用原狀土或沙性大于原狀土的土料進行封堵。

7.視情開展壓密注漿等工程措施

為使臨空面封堵和土方回填更加密實，視情開展壓密注漿等工程措施。壓密注漿的壓力不得過大，防止破壞周圍原狀土，迎水側的漿液可以采用水泥土，而背水側的漿液利用原狀土或沙性大于原狀土的土料制作。

三、結論

鋼板樁施工受天氣因素的影響不大，可以縮短主體工程的工期，并具有良好的適應性及互換性，在進行近堤處橋梁承臺基坑開挖的施工中已普遍采用，但在實踐中尚有許多問題亟待研究、探討和解決。從業人員應不斷推動完善鋼板樁施工和后續處理工作，在保證主體工程施工進度的同時盡可能降低對防洪工程的影響，不斷提高河道管理范圍內建設項目管理水平■