格栅木桩在软基坑的应用

　　摘要：在工程施工中，常遇到软弱土层的地基，增加了施工开挖的难度。笔者根据工作实践，结合对边坡的稳定核算，大胆采用木桩格栅加固施工开挖的边坡，对同类型工程的开挖有一定的参考价值，对节省工程投资和控制工程的施工成本有一定的帮助。
　　关键词：施工；格栅木桩；开挖
　　
　　随着南海区经济的快速发展，水利工程的建设正进入新一轮的高潮时期，在水利工程的水闸、泵站等控制工程的施工中都需要进行基坑开挖，由于南海市地处珠江三角洲腹地，地质多为第四纪冲积层，建基面以下淤泥或淤泥质土、沉积粉细砂为主，通常的地面高程在-1.3～2.0ｍ之间，基坑的开挖深度在2-7ｍ之间。因此合理采用基坑的开挖形式对于施工的成本控制有一定的帮助。
　　基坑施工开挖有很多方法，
　　１、天然边坡无支护开挖法：
　　佛山市乃至整个珠江三角洲地区，在开挖深度不大，施工及场地空旷，周边建筑物离基坑较远的情况下，中、小型水利工程绝大部分采用大开挖方式，它的主要优点是经济合理，施工简单，并为水工结构的施工创造最大限度的工作面。
　　大基坑开挖需要确定两个基本参数：边坡开挖深度和坡度，而这两个参数的确定取决于土体的抗剪强度高低、地下水的变化、地面超载的大小、基坑底部支承的强度和刚度，以及施工顺序及施工工期等因素。佛山地区水利基坑多采用1：1.5边坡开挖，地质条件较好、开挖较浅的工程可采用1：1甚至更小的开挖边坡，而对于淤泥质土和淤泥基坑，开挖边坡可能要放缓。这需要通过边坡的稳定分析计算后确定。开挖边坡过小，边坡的稳定性会变小，变形会变大，甚至出现边坡失稳，此时土体由于剪切破坏产生位移，其破坏面多呈圆弧形状，即基坑底部隆起，边坡上部下沉。
　　在基坑开挖放坡过程中，本地区常常采用一些辅助设施，以增加基坑的稳定性，主要有：
　　○1边坡修坡：改变边坡的形状，将边坡修缓或修成台阶形，或在坡顶卸载等
　　○2设置边坡护面：设置6％水泥石粉边坡护面，可以控制地表水经过边坡裂缝渗入坡内，从而减少因为水的因素导致土体软化和孔隙水压力上升的可能性。另外，也可以采用斑马纤维布护坡。
　　○3边坡坡脚加固：当基坑开挖深度大，为了减少开挖断面，防止坡脚受渗水影响而塌脚，常采用一至二层沙包压脚；如果因为场地限制，无法继续放缓边坡时，还可以用木桩密排护脚，桩长2～4ｍ，尾径0.08～0.12ｍ，可以有效减少下部开挖断面。
　　○4木桩格栅加固边坡：对于淤泥基坑，放缓边坡解决不了稳定问题时，可采用一种新型的木桩格栅加固方式，即在坡脚、坡顶各打一排木桩，基坑较深时，可在坡身中间加一至二排木桩，各排木桩桩顶通过横排的木桩连成整体，而各排木桩之间每隔3m左右，设一道顺坡向的木桩，将各排木桩连成整体。这种方法取材容易、施工方便（可用挖土机直接压入土中），是一种经济可靠的围护方式。
　　２、基坑支护：对于没有条件放坡开挖的基坑，可采用基坑支护的方式，目前多采用连续钻孔桩、搅拌桩重力墙支护和钢板桩支护。例如瓜步汛电排站工程采用钢板桩支护，盐步水闸闸室工程采用了连续钻孔桩支护，均取得了成功。但这种方法费用较高。
　　上述中格栅木桩的应用是较为廉价的施工开挖支护方式。
　　三.工程实例
　　下面结合聚龙水闸的工程实例，谈谈格栅木桩在常用的大开挖方式水利软土基坑中的应用。
　　1、基本资料
　　聚龙水闸主体座落在聚龙村的一条旧河涌上，水闸建基面在-1.9ｍ至-2.9ｍ高程之间，建基面以下为：①淤泥，3m～7m，饱和，流塑，含水量W=52～86%，C=7Kpa，Ф=5°；②粉质粘土，厚1.3～5m，含水量W=23～40%，C=20Kpa，Ф=18°；③残积土，厚0.3～4.2m。
　　
　　聚龙水闸基坑工程与一般的基坑相比，还具有以下特性：
　　①聚龙水闸的地质条件差异很大，特别是淤泥的厚度变化很大，基坑周边的条件也不一样，有的靠近民房建筑，有的周边空旷，需要因地制宜，根据不同的条件，采取相应的合理方案和措施。
　　②聚龙水闸基坑工期较长，从开挖到完成地面的以下的全部隐蔽工程，历经多次降雨、周边振动多种不利条件，还受到河道水位涨退引起的地下水渗流变化的影响。
　　2、基坑开挖的施工要点
　　聚龙水闸主体位于旧河涌，由于整个施工范围比较细，一边场地空旷，一边邻近村边，考虑到工期以及经济性，故采用一次开挖形式，为水工结构的施工创造最大限度的工作面。
　　通过对本工程的土体的抗剪强度、地下水位变化、地面荷载、基坑底部支承的强度和刚度，以及施工顺序及施工工期等分析，合理确定边坡开挖深度和坡度。对聚龙水闸这种厚淤泥质土的淤泥基坑，开挖边坡必需放缓，通过圆弧滑动分析法计算，确定其开挖边坡为1：3。如果开挖边坡过小，边坡的稳定性会变小，变形会变大，甚至出现边坡失稳，土体由于剪切破坏产生位移，基坑底部隆起，边坡上部下沉。
　　在聚龙水闸基坑开挖放坡过程中，采用一些辅助设施，以增加基坑的稳定性，主要有：
　　①边坡修坡：改变边坡的形状，将开挖较深的位置边坡修缓或修成台阶形，或在抽卸载等。
　　②设置边坡扩面：设置6%水泥石粉边坡扩面，控制地表水经过边坡裂缝渗入坡内，从而减少因水的因素导致土体软化和和孔隙水压力上升的可能。
　　③边坡坡脚加固：为了减少开挖断面，防止坡脚受渗水影响而塌脚，采用一至二层砂包压脚；部分位置因为场地限制，无法继续放缓边坡时，用木桩密排护脚，桩长2～4m，径80～120mm。
　　④木桩格栅加固边坡：对于部分位置周边有建筑物，放缓边坡解决不了稳定问题时，采用一种新型的木桩格栅加固方式，即在坡脚、坡顶各打一排木桩，基坑较深时，在坡身中间加一排木桩，各排木桩桩顶通过横排的木桩用码钉连成一体，而各排木桩之间每隔3m左右，设一道顺坡的木桩，将各排木桩用码钉连成整体。这种方法取材容易、施工方便，是一种经济可靠的围护方法。
　　⑤基坑采用明沟排水方法，排水沟低于基坑面，间隔一定的距离后设集水井，然后用水泵把水抽走。
　　⑥避免在基坑边坡顶部堆加过重的荷载。
　　⑦施工顺序以利于维持基坑稳定为原则，土方开挖出土从已开挖部分向未开挖的方向后退，由上至下开挖，不得先切除坡脚。
　　⑧注意现场观测，发现边坡失稳的先兆，马上停工，并采取有效措施，提高边坡稳定性后，再继续施工。
　　通过对聚龙水闸的基坑开挖实践，取得了处理软土基坑的一些经验，特别是格栅木桩边坡加固法是近年来摸索出来较为成功的支护方法。它是利用格栅排列的木桩，连结桩间的土体成为整体，从而增加土体的抗剪强度和整体性，达到加固边坡的目的，该方法经济可靠，施工方便，值得在类似条件工程中推广应用。同时通过边坡稳定计算，通常采用了格栅木桩边坡加固法后，运用瑞典圆弧滑动法计算，边坡的稳定安全系数一般可提高0.05~0.1左右。
　　
　　四.结语
　　在佛山市南海区已建的工程中，遇到淤泥或与淤泥质土基础的工程较多，结合笔者多年来的施工实践，对木桩格栅加固边坡，对于边坡的稳定起到一定的作用。通过实际工程的运行，有条件应用此方法的工程，避免了应用钢板桩或钻孔桩等费用较大的支护，大大节省工程投资，对合理确定施工开挖边坡形式有一定的参考价值。
　　