摘要：水下软土深基坑由于地质结构复杂、施工难度大，因而对护岸的设计要求比较高。钢板桩围堰强度大、质量轻，被广泛应用在水下软土深基坑施工中。基于此，本文以青浦区环城水系治理工程二期-1标一工区施工设计为例，介绍水下软土深基坑钢板桩围堰施工的设计要点与施工要点。
关键词：水下深基坑；钢板桩围堰；护岸
引言：青浦区环城水系治理工程二期Ⅰ标处于我国东部沿海地区，主要的施工部分为水利施工与景观施工。水利施工的主要施工段南北范围是为上达河SDC0+000～SDC3+500段及其支河，东西范围是盈港XDC3+485～XDC3+808段。水利施工是本次工程施工的主体部分，包含河道治理、桥梁修建、水闸改造、护岸建造、车道建造、河岸疏浚等工程。景观部分的施工主要包含卫生、照明、绿化等工程。
一、水下软土深基坑施工的难点
深基坑是指开挖深度超过五米、地质环境复杂、地下管线多样的施工工程[1]。青浦区环城水系治理工程二期Ⅰ标施工工程就属于深基坑。这种施工工程的工程计划，必须要有专家组成的讨论组进行论证，现场施工需要五名以上的项目负责人和技术负责人在场监督。监理单位的总工程师要随时跟进项目的流程，控制项目的进程。青浦区环城水系治理工程二期Ⅰ标施工工程的基坑支护体系，是保护基坑施工的一种临时工程，尤其是粉质黏土、粉砂黏土等软黏土区域，土壤的蠕动性较强，不同区域需要的防护设计有很大的差别，需要现场施工人员随时进行调整。水下软土深基坑施工主要有以下几方面的特征：（1）区域性与差异性明显；（2）综合施工应用广泛；（3）施工的施工效应较强；（4）工程对环境的影响较大；（5）施工的技术难度高、风险大[2]。
二、钢板桩围堰施工的主要方式
本次水下软土设计坑钢板桩围堰的设计施工难度较大，因而，施工人员在严格按照设计图纸进行施工的基础上，还要注意以下两点：
一方面，施工设计人员要将钢板桩围堰的防水性能，放在施工设计的首位[3]。在水下软土设计坑中，为了适应土壤的含水量状况，设计人员要首先保障钢板桩围堰施工后的稳定性，例如，武汉长江大桥使用过的单层钢板桩围堰布置形式，采用钢板桩圆形围堰，其直径21.9米，钢板桩长36米，能够有效应对工程中地下水位较高等不利因素。
另一方面，施工设计人员要结合具体的施工情况，选用合适的钢板桩形式。目前市场主流的钢板桩分为U形钢板桩和Z形钢板桩。青浦区环城水系治理工程二期Ⅰ标施工工程选用的主要为U形钢板桩，这种形式的钢板桩沉放操作简单，易于拔除，强度高，能够对护岸结构起到良好的支撑作用。
三、青浦区工程设计施工要点
（一）工程资料
1.地质资料
上达河是太湖的下游河流，黄浦江的上游河流，处于平原地区，河流落差整体较小，大范围上与我国的地势走势一直，西高东低。河网所在地区农业较为发达，受农耕种植影响，地势略有起伏。上达河的流域内，所包含的土壤成分主要为：（1）杂填土；（2）粉质粘土；（3）粘土；（4）粉砂粘土，这几种土壤的含水量较高，给施工带来了很大的难度。上达河所处板块比较完整，地质裂缝较少，版块构造运动不明显，历史上较少发生地震、泥石流等灾害，主要的自然灾害类型为暴雨、洪水。
2.水文资料
本工程位于上海市青浦区城区上达河两岸，在长约3286m、宽约4917m的河网范围内，共有支流两条，港湾一个。整个工程所在的地区地下水水位较浅，承压水层地质情况比较复杂。上达河区域处于长江三角洲，是比较明显的海洋性的亚热带季风气候，受东南暖湿气团的影响，全年平均1960.7小时，降水量在1056毫米左右。春季受梅雨现象的影响，湿度较大，夏季降水比较集中，因而全年湿度高达82%。
（二）钢板桩结构设计
1.钢板桩型号
按照施工计划，上达河施工工程于2月开始施工，3月开始进行钢板桩拔除。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆依据设计小组的水文调查结果，这段时间内，上达河地区最高降水量为200mm，因此，钢板桩型号设计选用的水位标准为210mm。依据这一要求，本次施工选用的钢板桩型号为进口SKSP-SX27型，这种钢板桩长度较短，与工程的基坑深度匹配程度较高；截面面积为600mm×210mm×18mm，可以采用密集放置的方式增加钢板桩围堰的强度。总的来说，这种钢板桩强度较高、质量较轻，非常适合本次施工的技术要求。
2.钢板桩材质
本次施工中与钢板桩围堰施工相关的工程位置有：（1）A1型防汛墙；（2）A4型防汛墙；（3）B2型防汛墙；（4）C2型防汛墙，这几种防汛墙主要应用到了低发泡聚乙烯泡沫塑料板、素砼垫等主要的防汛材质。其深基坑钢板桩围堰使用的内支撑物主要为钢管柱，设计人员根据深基坑的防护数据计算结果，选用了H型钢材，H1钢材的直径为530mm，钢管柱厚度约为10mm，H2钢材的直径为630mm，钢管柱厚度约为12mm。
（三）钢板桩围堰的布置
由于本工程钢板桩围堰施工的难度较大，因而，在设计过程中，工作人员主要遵循以下几个原则：（1）全面开工，连续作业；（2）围堰先行，结构跟进；（3）以线带面，工序搭接；（4）综合考虑，水利、景观充分配合，节约工期最大化。遵循这几个原则，设计人员对钢板桩围堰的施工进行了以下的布置：
第一，断流围堰施工。在工程施工开始前，首先对河流进行节流控制。修筑围堰，截断河流中的水流，保障施工现场的整体干爽，以进行后续的河流淤泥清理、防汛墙修筑、拱桥修筑、景观设计等施工。
第二，顺河围堰施工。上达河及其支流都是上海市的重要通航河道，因此，整体施工修筑的目标要将交通功能考虑进去，以顺河围堰修筑的方式，为河流的正常通航、后期的桥梁建设创造便利。
第三，排水施工。工程设计部门与上海市水务机关开展了良好的合作，对上达河上游河流的水闸进行了控制，保障每周有一半以上的时间进行动力排水，以衡量最终的施工方案是否与水闸的内容结构相适应。
（四）钢板桩围堰施工要点
1.施工准备
青浦区环城水系治理工程二期-1标一工区，首先对深基坑区域进行了钻孔桩施工，在此基础上，对原有的钻孔平台进行了拆除，为钢板桩围堰的施工准备了开阔的施工空间。其次，施工人员对施工平台进行了加固，保障钢板桩围堰施工平台能承受60吨以上的运输吊装设备。最后，施工人员利用长臂挖机对现场进行了清理，保障钢板桩在插打的过程中不受阻碍，保障施工机械的使用环境安全。除此之外，技术监督人员在正式施工作业开始前，对现场的施工设备、钢板桩、插打工具、施工人员的安全装置进行了检查，采用标准模型检察法、抽查法、自检法等，对现场的安全隐患进行了有效的排查。
2.插打施工
青浦区环城水系治理工程二期-1标一工区的技术人员，在插打工作开始前，第一，按照最低摩擦原则与最低渗漏原则，对现场的设备进行了安全防护，主要的防护方式为涂抹黄油混合油膏、防锈蚀喷雾处理等。第二，施工人员在最外侧钻孔桩的钢护筒上焊接牛腿，作为第一道圈梁的支撑结构，对支撑钢板进行加固。第三，施工技术人员使用导向仪、智能方位测试仪、水平传感器等工具，控制钢板桩插打时的导向架，保障钢板桩的插打整齐划一，发挥出良好的物理结构稳定性。第四，施工该技术人员对钢板桩的平面尺寸进行调整，保障其与施工技术规划中的要求一致。监察钢板桩的垂直程度，避免钢板桩出现歪斜、方向偏差等现象，影响围堰结构的防水性能。第五，施工技术人员采用逐片插打的方式，利用悬挂振动锤的振动效应，将每一片钢板桩安装在指定的位置上。
3.土方开挖
技术人员在青浦区环城水系治理工程二期-1标一工区的土方挖掘中，主要进行了以下操作：（1）采挖工具为两台25 m臂长的长臂挖机；（2）主要遵循“随挖随撑”的开挖原则，合理维护采挖作业结束之后的基坑空间；（3）主要采挖顺序为“从中心到四周”，施工人员严格按照这种顺序进行采挖，不得打乱顺序或超时、超量采挖。（4）利用人工水坑对现场的渗水情况进行监控，水坑的数量根据现场的实际天气状况与实际土层状况决定。青浦区环城水系治理工程二期-1标一工区的设计水坑数量为5个，施工技术人员可以根据水坑内的水量情况，进行抽水施工安排，保障施工基坑内没有明显的积水现象。（5）现场施工管理人员对已经安装的钢板桩进行标记，随时监控已安装钢板桩的下沉情况。
结论：综上所述，青浦区环城水系治理工程二期-1标一工区施工设计整体较为合理，钢板桩围堰施工起到了良好的支护作用。从本文的分析可知，探讨水下软土深基坑钢板桩围堰施工设计，有利于施工设计人员更好的掌握水下软土的特殊土质结构与水文结构，应用现代化的施工设计与施工技术，更好的应对水下软土深基坑蠕动性强的问题。因而，工程施工人员应从经济性与环保性的综合角度出发，不断优化钢板桩围堰的设计施工技术。
参考文献：
[1]薛振友.攻克水下软土地层全国最大外直径钢筋混凝土顶管技术的监理质量控制[J].建设监理,2018(03):75-77.
[2]戴林伟.基于塑料排水板在海岸工程水下软土地基中的应用分析[J].中国水运(下半月),2013,13(05):247-248.
[3]郑福川.井点降水结合钢板桩围堰在软土基础超深基坑中的设计与施工[J].福建交通科技,2011(01):37-39.
论文作者:周凯杰
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/10
标签：钢板论文; 围堰论文; 青浦区论文; 水下论文; 工程论文; 水系论文; 深基坑论文; 《防护工程》2019年第1期论文;