钢板桩在城市沿河地段深基坑支护中的应用

曹雪东

山西远方路桥（集团）有限公司 山西大同 037000

1 工程概况

该工程局部设计南北岸长度均为450m的隧道，隧道结构为现浇箱体，为单箱单室断面形式，设计开挖方式为明挖，开挖最大深度约为9.2m。

2 工程地质水文条件

根据勘探揭露地层情况，场地土主要由第四系全新统晚期至早期沉积的粉土与砂类土等构成，未揭露有湿陷性粉土、膨胀土以及软土等特殊性岩土。属于平坦的冲洪积平原，微地貌属于河床。工程地质分区属于盆地次稳定工程地质亚区。

地下水类型为孔隙潜水与微承压水的混合水，主要接受现状河道中常年的流水竖向补给和侧向补给，地下水位随季节的变化幅度不大。静止水位埋深7.1-9.4m。

3 施工特点及难点

3.1 结构边界线至河堤的距离短，施工空间小

本工程结构边界线至河堤的距离，大部分段落在3m左右。

3.2 隧道段落为悬河，施工安全风险大

本工程隧道段位于市中心，沿河两侧有居民楼、公园、农贸市场等民用建筑较多，地下水位高，基坑位于悬河，安全隐患大，居民区地面标高低于河床标高，最大高差约1.5米,所以深基坑支护变得非常重要。

4 钢板桩施工方案的优化

因本工程一侧紧挨河道，一侧靠近居民区，基坑安全等级定为一级，根据水位、地质和环境条件，考虑各种支护适用条件、安全性、经济性、环境影响和进度等因素，基坑支护确定为钢板桩支护，基坑降水采用集水明排。经过专家论证后的方案如下：

首先在距基坑边60cm处打设12m长的拉森IV型钢板桩，作为第一排河堤支护桩并起隔水作用，纵向紧密排列；下挖4m后，距离首排钢板桩0.6m处再打设一排12m长的I40a钢板桩，作为第二排河堤支护桩，纵向紧密排列；靠近施工便道及居民区侧打设一排12m长的I40a钢板桩，作为该侧边坡支护桩，纵向紧密排列。

但在首件工程施工后，钢板桩出现较大偏移，最大水平偏移为0.5m,拉森桩向基坑内侧倾斜带动I40a工字钢偏移。后专家现场察看，提出四种优化方案：

（1）第一种：在河道正中间打设一排I40a工字钢，将工字钢和拉森钢板桩对拉；

（2）第二种：在河堤坡脚处增加一道混凝土梁，将拉森钢板桩和梁拉住；

（3）第三种：另一侧河堤基坑同时施工，将南北岸的拉森钢板桩对拉；

（4）第四种：靠近河堤处I40a工字钢顶部采用预应力锚索拉住；

（5）第五种：在河堤坡脚处，增设一排I40a工字钢，抑制滑动体的继续发展。

经过详细对比，前四种仅仅在钢板桩的顶部施加抗力，支护体系不可靠，而且施工困难，进度慢。

第五种方案，施工快速简便，且成本低，经计算在河堤坡脚处增加的钢板桩，能分担基坑边坡土侧压力46.7%的荷载，基坑支护体系得到加强，能有效抑制河堤的滑移。经过现场实际验证，该方案切实可行，支护体系稳定。

5 钢板桩施工流程

根据图纸及高程测量放样结构边线，根据施工情况，预留出工作面，确定打桩位置→白灰洒出打桩边线→挖出打桩导向槽→修整打桩平台→打桩→挖土→箱体结构施工→回填→拔桩。

6 质量控制要点

（1）基坑打设钢板桩前，沿基坑纵向两边各延长搭设10-15m，保证基坑开挖时，基坑纵向土体不受影响。

（2）在侧墙施工完成后拔除钢板桩时，拔除长度不能过长，防止未开挖段落的基坑河堤受影响。

（3）打桩前对板桩连接锁口逐根检查，有锈蚀或变形的及时调整，还可在锁口内涂以油脂，以减少阻力。

（4）钢板桩沉桩时第一根桩必须保证在水平向和竖直向平面内的垂直度，同时注意后沉的钢板桩应与先沉入桩的锁口应可靠连接。

7 安全控制要点

（1）编制完善的防洪防汛应急预案，做好交底和演练，使相关责任人明确应急事件发生时各自的责任和工作内容，并通过演练使应急人员熟悉应急事件处理流程。

（2）及时掌握天气预报，根据天气情况进行施工，避免在大雨、暴雨或大风过境时施工。

（3）雨量较大时，对基坑边坡采取遮盖措施。

（4）每个工点准备两台挖机，以备下雨抢险。

（5）每个工点基坑挖出来的渣土不外运，堆在附近，以便下雨之前沙袋装土防汛。

（6）准备备用发电机，防止雨期停电不能抽水。

（7）及时清理河道内影响排洪的杂物，保证河道正常排洪。

8 施工遇到的问题及解决方法

（1）已完成顶板箱体段落，支护桩和隔水桩拔除范围过长，导致河堤滑移出现缺口，并未及时处理，造成下大雨时河水流入基坑内，增加地基处理难度。

解决方法：

a.缺口处修筑沙袋围堰，防止河水大量流入基坑。

b.后续施工严格控制钢板桩拔除范围，保证未开挖段落的支护效果和隔水效果。

（2）在河北岸坡脚处有电缆，该电缆不能改迁，导致坡脚处I40a工字钢未能按原方案施工，实际往河道方向偏移1.5m打设。实际施工中，河堤产生裂缝，并产生滑移，滑移最大深度达1.2m。

解决方法：

a.将河堤坡脚处钢板桩往河堤方向移动1m，使该排钢板桩分担了更大的荷载，有效抑制了滑动体的发展。

b.在河堤缝隙处覆盖彩条布，防止河水倒灌。

c.修筑拦水土埂，使河水不沿着河堤坡脚渗入基坑。

9 基坑支护监测

施工过程中，定时用对钢板桩的偏移和沉降进行观测，进行数据的收集与整理，及时反馈，把握实时动态。

10 结语

该隧道工程，通过以上方案措施的执行，支护体系稳定可靠，比计划工期提前11天完成。

近年来钢板桩朝着宽、深、薄的方向发展，使得钢板桩截面模量和重量之比率不断提高，此外还可采用高强度钢材代替传统的低碳钢或是采用大截面模量的组合型钢板桩，这都极大地拓展了钢板桩的应用领域。钢板桩具有高强、轻型、施工快捷、环保、可循环利用等优点，在深基坑支护应用将越来越广。