粵西沿海地區鋼板樁圍護結構應用研究

吳曉輝 WU Xiao-hui；王愈飛 WANG Yu-fei；王彪 WANG Biao；李杰 LI Jie

（陜西建工集團股份有限公司，西安 710000）

0 引言

隨著社會的進步和科技的發展，城市中施工的地上空間越來越小，而地下施工卻越來越多、越來越深，基坑支護也就愈發重要。基坑支護的方案、方法繁多，如放坡、水泥擋土墻支護、地下連續墻支護，噴錨支護、鋼板樁支護等。本文以粵西茂名地區某沿海項目基坑支護與降水工程為例，探究在地下水位埋深淺、淤泥質粘土和淤泥質砂土較厚的臨海地帶，簡易鋼板樁的穩定性和抗滲性，進而分析鋼板樁圍護結構在粵西沿海地區的適用性，為類似工程項目提供必要的參考和借鑒。

1 項目概況

1.1 項目概述

本工程位于茂名市電白區歌美海西岸，處于歌美海西路、規劃一路、智城五路和規劃路的圍合之中，原始地貌為臨海魚塘蝦池，西高東低。因規劃一路和歌美海西路修建過程有填方路基，形成下洼，類似一個大魚塘。

1.2 基坑周邊情況

擬建場地周邊環境條件較復雜。歌美海西路、規劃一路和智城五路三面半圍合，東側鄰近歌美海西路，高程4.5-5.5m，南側為池塘等，北側距市政道路約5.0m，高程5-6m，西側距市政道路約4.0m，高程6.5m，道路路面下存在有給水、電力及通信管道，基坑內開挖前高程2.5-3.8m，基坑內雜填土厚0.5-1m，淤泥、淤泥質土厚度為1.1-1.9m，基坑范圍內局部沙層，層厚0.5-2m，地下水位高程0.5m 左右。基坑東西長213m，南北長230m，面積為30500m2。

1.3 地形、地貌及地下水

擬建場地原地地貌單元屬濱海相堆積單元，地勢總體較平坦，大體上呈北高南低走勢，場地地下水主要為潛水，地下水位埋深為0.20-4.20m，地下水泄流是地下水分散排入海水等地表水體；蒸發排泄主要是潛水土面蒸發。

1.4 主要地層劃分及其物理力學性質

根據現場勘察結果，該區域主要地層劃分從上至下依次為：素填土、淤泥質粘土、砂質黏性土、強風化花崗巖、中等風化花崗巖，具體物理力學性質如表1 所示。

表1 主要地層劃分及其物理力學性質

2 支護方案設計

根據施工設計圖紙及現場實際勘察結果，擬建高層住宅及多層住宅下設一層整體地下室，地下室深度為4.5m，基坑開挖深度為5.0m，基坑側壁揭露地層分別為素填土、淤泥質粘土、粗砂、砂質黏性土，根據本工程基坑情況和基坑周邊環境條件，本基坑支護工程安全等級按三級考慮。

根據現場布置，擬建場地北側、西側鄰近市政道路，可采用樁錨支護，由于建筑外邊線距離市政道路具有足夠的施工作業距離，適合采用放坡后錨噴支護。東側鄰近歌美海，且場地東側布置有辦公區域，為保證快速施工及具有良好的止水效果，可采用鋼板樁支護，南側無建筑物且寬闊，有放坡空間，可采用放坡方式。基坑支護經專業設計單位設計后進行施工。

鋼板樁支護設計圖紙如圖1，圖2 所示。

圖1 鋼板樁支護結構示意圖（基坑東側）

圖2 鋼板樁支護結構示意圖（基坑北側）

3 鋼板樁施工

3.1 鋼板樁施工工藝流程

放線定位→鋼板樁準備→圍檁支架安裝→鋼板樁打設→偏差糾正→拔樁。

3.2 鋼板樁施工的一般要求

①鋼板樁的位置設計符合圖紙設計要求，便于基礎施工，需在基礎最突出的邊緣外留有施工作業面。

②基坑鋼板樁的平面布置形狀應平直整齊，避免不規則的轉角，以便標準鋼板樁的利用和支撐是指，各周邊尺寸盡量符合鋼板樁模數。

③整個基礎施工期間，在挖土、吊運、澆筑混凝土等施工作業中，嚴禁碰撞剛板樁，禁止任意拆除支撐，禁止在支撐上任意切割、電焊，也不應在支撐上擱置重物。

④拉森鋼板樁需密扣且保證開挖后入土不小于2m，保證鋼板樁順利合攏，特別是轉角處要使用轉角鋼板樁，若沒有此類樁，需做塞縫處理。

⑤鋼板樁施工完畢后，及時進行樁體的閉水性檢查，對漏水處進行焊接修補，每天派專人進行檢查。

3.3 鋼板樁施工監測

監測的目的主要為：通過現場量測，及時掌握圍巖和支護結構在施工過程中基坑位移、沉降及地下水位的動態變化，判斷支護的穩定程度，確保施工安全，為評判和修正初期支護參數，確定施工工藝提供主要依據。

本工程基坑支護安全等級為一級，基坑最大水平位移不允許超過30mm，位移預警值為25mm，土方開挖時每三天觀測一次，地下室底板施工完成后每五天觀測一次，遇大雨后加密監測，并進行24h 動態監測。

4 鋼板樁穩定性及滲透性計算

4.1 計算參數

基本計算參數如表2 所示。

表2 基本計算參數

荷載參數如表3 所示。

表3 荷載計算參數

4.2 嵌固穩定性驗算

土壓力分布示意圖如圖3 所示。

圖3 土壓力分布圖

嵌固穩定性驗算公式如式（1）所示。

其中，Epk——被動土壓力合力；

Eak——主動土壓力合力；

aal——主動土壓力合力作用點；

apl——被動土壓力合理作用點。

求得，Epkapl/（Eakaal）=1.509≥Ke=1.2，滿足要求。

4.3 整體滑動穩定性驗算

整體滑動穩定性計算公式如（2）所示。

其中，bj——第j 土條的寬度（m）；茲j——第j 土條滑弧面中點處的法線與垂直面的夾角（°）；lj——第j 土條的滑弧段長度（m），取lj＝bj/cos茲j；qj——作用在第j 土條上的附加分布荷載標準值（kPa）；駐Gj——第j 土條的自重（kN），按天然重度計算；uj——第j 土條在滑弧面上的孔隙水壓力（kPa），采用落底式截水帷幕時，對地下水位以下的砂土、碎石土、粉土，在基坑外側，可取uj＝γwhwaj，在基坑內側，可取uj＝γwhwpj；滑弧面在地下水位以上或對地下水位以下的粘性土，取uj＝0；γw——地下水重度（kN/m3）；hwaj——基坑外側第j 土條滑弧面中點的壓力水頭（m）；hwpj——基坑內側第j 土條滑弧面中點的壓力水頭（m）。

計算簡圖如圖4 所示。

圖4 圓弧滑動條分法示意圖

計算求得min{ Ks1，Ks2，…，Ksi，…}=1.829≥Ks=1.3，整體滑動穩定性滿足設計要求。

4.4 滲透穩定性驗算

在承壓水作用下，基坑底部突涌穩定性驗算公式如下。

計算簡圖如圖5 所示。

圖5 滲透穩定性計算簡圖

計算得出Dγ/（hwγw）=1.449≥Kh=1.1，滿足設計要求。

5 結論

本項目臨近大海，在基坑開挖及施工過程中并未出現滲透、塌方、傾斜以及位移過大現象，僅基坑上部部分區域在雨后出現輕微裂縫，經混凝土硬化后正常使用。由此可以得到以下幾條結論：①鋼板樁在沿海地區具有較好的適用性，能夠在一定的程度縮短建設周期、減少放坡開挖、節約工程成本。②鋼板樁支護具有良好的隔水性能，但需在施工過程中保證將每個鎖口鎖死，同時基坑頂部要做好疏水措施。③鋼板樁因自身具有較高的剛度及強度，因此在基坑深度開挖不大的情況下，具有良好的穩定性。