深基坑开挖钢板桩支护施工技术

深基坑开挖钢板桩支护施工技术
李孝才
摘要为解决软泥、粉煤灰湖泊中的承台深基坑开挖施工难题，本文通过理论联系实际的方法，以武汉天兴洲大桥公路引线Ⅱ标戴家湖中承台施工为例，重点阐述施工方法。通过对其结构及应用技术的探讨可知，钢板桩支护受力明确、结构简单、工艺方法合理可行，减少了开挖工程量费用，节约了成本，提高了效率。
关键词深基坑钢板桩施工技术
一、工程概况
武汉天兴洲公铁两用长江大桥公路引线工程Ⅱ标段主体为和平大道立交，主线桥全长1426米；北起青山区建设十路东侧，南跨青山港、和平大道、止于戴家湖，本立交采用双喇叭式互通立交形式，承台多位于戴家湖中。戴家湖为青山热电厂的粉煤灰排放地，粉煤灰厚度10～15m，流动性强。
二、钢板桩及承台施工
1、施工准备及测量放样
承台采用钢板桩围护施工。桩基施工完成后方可进行施工前的准备工作。测量放样时测量人员用全站仪定出钢板桩围堰平面位置（比承台实际尺寸每边加宽1.5m），同时对地面标高进行测量，这样便于施工人员准确掌握基坑内开挖取土的深度。
此外承台施工前应对地面的排水是否通畅进行检查，必要时在地面上开挖和设置排水沟，防止围堰外的地面水流入基坑内影响施工。
2、钢板桩围堰施工
将承台平面尺寸每边加1.5m作为钢板桩围堰尺寸，方便内支撑和模板安装等工作。施工前首先对钢板桩进行整理。主要用一块长1.5～2.0m的标准板桩从头至尾沿被检查桩（即将使用的钢板桩）走一次。如发现锁口不顺畅或有缺陷的地方提前进行修整。钢板状整理后堆放整齐，下面支垫方木，妥善保存。
3、插打钢板桩
承台钢板桩采用拉森-Ⅳ型，每根板桩长度12m。钢板桩顶露出地面20～50 cm。钢板桩插打采用打桩机直接打设，钢板桩采用逐根插打的方法。插打钢板桩之前，通过测量安装导向架，以保证钢板桩插打的位置准确。在插打过程，施工人员重点对板桩的垂直度进行观察，一旦倾斜及时做好方向调整。
4、开挖基坑，设置内支撑
全部钢板桩插打完成。接着进行基坑开挖和围堰内支撑的安装等工作。承台基坑开挖采用以机械开挖为主，人工辅助配合的方法（对于机械臂够不到的地方用人工清除）。开挖过程利用长臂挖掘机沿围堰四周不同位置继续开挖。挖出的土渣随即用停靠在边上的运输车运至废弃点集中处理。
根据计算，承台钢板桩围堰设有4～5道水平内支撑，具体各墩钢围堰内支撑位置分别见附图1和附图2 。现将有关施工方法简述如下：
（1）在基坑开挖取土过程，当挖至第一道内支撑的高度后应暂时停止开挖工作并开始安装第一道水平内支撑。在安装过程应采用可靠措施比如支垫钢板或方木的办法保证钢板桩与支撑横梁间密贴。第一道水平内支撑安装完毕后继续向下开挖。当开挖至第二道水平内支撑的高度后暂停开挖取土工作，仍应安装第二道水平内支撑。同样要采取钢板支垫等方法确保内支撑横梁与钢板桩间密贴。如此操作几个循环直到最后一道支撑安装完成，最后继续开挖直至指定的标高。
（2）钢板桩插打完，即可抽水开挖。先支撑再开挖，并检查各节点是否顶紧，板桩与围檩间木楔是否敲紧，防止因开挖而出现事故。开挖速度不能过快，且要随时观察围堰的变化情况。当锁口不紧密漏水时，用棉絮等在内侧嵌塞，同时在锁口处漏缝处撒大量木屑或谷糠，使其由水夹带至漏水处自行堵塞，或采用砼封底等措施。
（3）部分承台因钢板桩打入亚粘土层太深致使钢板桩无法打入，首先采用引孔机进行引孔，然后进行钢板桩插打。
（4）进行承台钢板桩施工前应准确计算基坑开挖深度，当开挖深度超出钢板桩长度时，应在钢板桩插打完毕后，组织机械下挖一定的深度，再将钢板桩向下插打，确保钢板桩锚入基坑底1.5m,并进行安装支撑即可。
5、凿除桩头
承台基坑开挖完毕，然后进行桩头砼凿除清理工作。凿除前用油漆在桩头设计标高处做醒目标记。凿除过程中应严格控制桩头标高特别是保证嵌入承台内的桩头高度（15cm），避免出现桩头实际标高低于设计的情况。当凿至设计标高后应确保露出新鲜砼面且桩头无松散砼。最后将桩头表面清理干净。
对于各墩凿除的桩头砼废渣收集后运输至废弃点集中处理。
6、浇筑垫层砼或封底混凝土
承台底部设计为10㎝厚C15砼垫层。桩头验收完毕后再进行垫层砼的浇筑工作。找平基坑底，做好标记确保砼垫层的浇筑高度，同时应有专人进行找平以保证垫层砼的平整度。
在垫层砼浇筑时注意设置排水沟和集水坑，一旦基坑内有渗水及时通过水泵排出围堰。当垫层砼强度达到设计强度的80%以上，方可进行其他作业。
地下水压大，单纯抽水无法降低水位，原设计C15砼垫层无法施工时，采取灌注水下混凝土封底。
7、拔钢板桩
钢板桩拔桩前，先将围堰内的支撑拆除，拆除过程中首先用粘土回填到支撑以下50㎝，然后拆除支撑，逐步从下到上陆续拆除。支撑拆除完成后，先将钢板桩略用锤击振动各拔高1～2m，然后挨次将所有钢板桩均拔出，对桩尖打卷及锁口变形的桩，可加大拔桩设备的能力，将相邻的桩一齐拔出。
8、质量控制
在拼接钢板桩时，两端钢板桩要对正顶紧夹持于牢固的夹具内施焊，要求两钢板桩端头间缝隙不大于3mm，断面上的错位不大于2mm，使用新钢板桩时，要有其机械性能和化学成份的出厂证明文件，并详细丈量尺寸，检验是否符合要求。
为保证插桩顺利合拢，要求桩身垂直，并且围堰周边的钢板数要均分，为保证桩身垂直，于第一组钢板桩设固定于围堰支撑上的导向木，顺导向木下插，使第一组钢板桩桩身垂直，由于钢板桩桩组上下宽度不完全一致，锁口间隙也不完全一致，桩身仍有可能倾斜，在施工中加强测量工作，发现倾斜，及时调整，使每组钢板桩在顺围堰周边方向及其垂直方向的倾斜度均不大于5‰，同时为了使围堰周边能为钢板桩数所均分，事先在围堰导梁上按钢板桩组的实际宽度画出各组钢板桩的位置，使宽度误差分散，并在插桩时，据此调整钢板桩的平面位置，使误差不大于±15mm。
在进行钢板桩的插打时，当钢板桩的垂直度较好，一次将桩打到要求深度，当垂直度较差时，要分两次进行施打，即先将所有的桩打入约一半深度后，再第二次打到要求的深度。
打桩时必须在桩顶安装桩帽，以免桩顶破坏，切忌锤击过猛，以免桩尖弯卷，造成拔桩困难。
9结束语
以上对承台深基坑开挖钢板桩支护施工方法进行了理论和实践上的探讨，虽然桥梁承台深基坑的施工方法多种多样，但对于具体钢板桩围檩支护施工法开挖是为了有效的减少开挖数量，加快工程进度，节约成本。同时在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种措施，完善“土力学理论”的实践和应用。