邓华荣
东莞市城建工程管理局 523079
摘要：拉森钢板桩作为一种新型建材在大型管道铺设、临时沟槽开挖挡土、挡水等方面发挥着重要的作用；高喷板墙，即采用摆喷形式的高喷灌浆，成墙后有较高的抗渗性能及刚度，在大深基坑止水方面有很大的利用价值。本文结合东江与水库联网供水水源工程寒溪河河床段管道施工的实际案例阐述钢板桩支护结合高喷板墙在河床深基坑施工中的应用。
关键词：钢板桩；高喷板墙
1 工程概况：
东江与水库联网供水水源工程从东莞市石排镇沙角东江边设置取水泵站，通过29.6km输水管道，将东江原水输送至松木山水库，中途设置加压泵站，总提升高度约20米，设计流量为27立方米/秒，其中常平段有6.5km管道布置在寒溪河河床，采用明挖施工，管材为DN3200预应力钢筒混凝土管，单根管材长5m，承插式接口，管道基础采用素砼垫层基础。
2 工程地质条件
根据钻探揭露资料，场地内岩土层按其成因及物理力学性质差异自上而下分为：
2.1软土：灰黑色～深灰色，为淤泥和淤泥质粘土，平均厚度约3.50m，呈透镜体状断续分布。
2.2 粘性土：浅黄～褐黄色，主要为粘土和粉质粘土，厚度较小，零星分布。
2.3软土：灰黑色～深灰色，为淤泥和淤泥质粘土，平均厚度约3.40m，呈透镜体状断续分布。
2.4花斑粘土：花斑色，平均厚度约4.00m，零星分布。
2.5含泥粉细砂：灰～黄灰色，结构松散~稍密，局部夹淤泥类软土呈软～流塑状透镜体，平均厚度约4.50m。
2.6含泥中粗细砂：浅黄～灰黄色，稍密，平均厚度约6.70m。
2.7软土：灰黑色～深灰色，为淤泥和淤泥质粘土，平均厚度约3.30m、
2.8粘性土：浅黄～褐黄色，主要为粘土和粉质粘土，多呈硬塑状，平均厚度约5.00m，局部连续分布，大部呈透镜体状断续分布。
2.9含泥中粗（细）砂：浅黄～灰黄色，中密～密实，平均厚度约4.00m，埋藏深，断续分布。
2.10全风化花岗片麻岩：灰黄～灰白～褐黄色，已风化呈密实土状，以砂粒为主，次为粉、粘粒，及少量的砾质成分。渗透性能弱，其中花岗片麻岩风化土遇水易软化。厚度3m～15m。
2.11强风化花岗片麻岩：灰黄～褐黄色，已风化为碎块状。为全风化层之下，厚度变化较大，局部缺失，从全风化土直接进入弱风化岩。
3 水文地质情况
寒溪河枯水期水位约1.5米，由于管道砼包封顶标高必须比规划河床低0.5米，地下水位与河床水位基本持平。孔隙性潜水浅埋于第四系松散覆盖层中（埋深约1m～3m左右），冲积层中埋藏稍浅，残坡积层中埋藏稍深，向水沟、河涌排泄，水量较小；孔隙性承压水浅埋于砂层中，承压水头约1m，并与河水互为沟通补排，水量较大；根据试验成果显示，含泥中粗砂层渗透系数为35.4m/d，透水性强，含泥粉细砂层的透水性也较强，其余层位均可视为相对隔水层。
4 支护方案确定
设计管内底标高约-4m，规划河床底标高约0.9m，管道埋深约1.3m，结合地质、水文资料可知，输水管主要位于含泥粉细砂层，基坑底水头差约6m。
由于管道埋深较大，且在河床内施工，水位高，容易出现流沙，无法采用放坡开挖，只能采用垂直支护的方法，经过对比钢板桩、灌注桩、搅拌桩（或旋喷桩）重力墙等支护方式，钢板桩支护在经济方面、工期方面都有无可比拟的优越性，经论证，拟采用钢板桩支护方案。
采用钢板桩支护施工可以凸显以下优点：①高强度，轻型，隔水性良好；②施工简单，工期短；③工程造价低，可重复使用；④良好的环保效果，大量减少了土方开挖量和混凝土的使用量；⑤有效防止塌方、塌陷、流砂的出现，安全性强。
5钢板桩型号、支撑及入土深度的确定
考虑到其他设计、施工及市场等因素，采用Ⅳ型拉森钢板桩，嵌固深度要求不少于4米，一般情况下采用12m钢板桩，在局部埋深较大或者地质比较软弱的地段采用14m甚至16m钢板桩，以确保足够的嵌固深度，截面尺寸为400mm×170mm。经力学计算，内支撑采用两道（或三道）Φ500钢管支撑，围檩采用50＃双肢（或三肢）工字钢。
6 拉森钢板桩及支撑施工
6.1施工顺序：围堰填筑→清淤→放线→打设钢板桩→挖土→第一道支撑（含围檩，下同）→挖土→第二道支撑→挖土→砼垫层→拆除第二道支撑→装管→砼包封→土方回填→拆除第→道支撑→拔除钢板桩。
6.2 钢板桩的检验：检查锁口，对扭曲及“死弯”进行校正；检查钢板桩的两侧锁口是否平行；对桩身残缺、不整洁、残迹、锈皮以及卷曲等做全面检查，并采取相应措施，以保证正常使用。
6.3 钢板桩的打设：打桩机先在地坪上把钢桩上端吊起与振动锤底相平，桩的底端应接近地面，确认吊牢后人工配合将桩头对准锤头夹桩，然后移至桩位上与已打钢桩锁扣相对接，人工扶正就位撤离后进行振动施打。
6.4 围檩及支撑施工：先安装第1层围檩及支撑（包括八字撑、横撑以及角撑），依次按设计工况抽水开挖，再安装下层（第2层～第3层）围檩及支撑。
6.5 围檩及支撑的拆除：在砼底板施工完毕并达到一定强度后，拆除下层支撑及围檩，安装管道并进行混凝土包封后拆除上层支撑及围檩。
6.6 钢板桩的拔除：拔桩的顺序与打桩时相反，利用振动锤产生的强迫振动，扰动土质，破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将桩拔除，对拔桩孔回填粗砂处理。
高喷板墙施工前地下水情况
7 高喷板墙施工
由于基坑深度大，基底以下砂层厚，钢板桩无法打穿砂层，基坑侧由于水位高，压差大，容易出现绕渗，即地下水绕过钢板桩底部的砂层进入基坑。基坑开挖过程中直至浇筑混凝土底板前，都要通过抽排水维持基坑正常施工需要，靠河堤一侧由于没有河水的及时补充，容易引起河堤及后方的道路塌陷。为解决此问题，经论证，在钢板桩基坑靠河堤一侧增加一排高喷板墙作为止水措施，高喷板墙打穿透水砂层，彻底阻断地下水绕渗的路径。本工程采用三管法高压摆喷灌浆，即高速射流为清水，其外侧同时环绕压缩空气，而水泥基质浆液以较低压力灌注。三管分别输送水、气、浆三种介质。高压摆喷防渗墙采用折线搭接形式，灌浆材料采用水泥粘土，有需要时添加膨润土，灌浆孔孔距1.2~1.5米，成墙的有效厚度不少于30cm，摆喷轴线与防渗墙轴线的夹角为15°，摆角为25°，经测量，墙体渗透系数k≤4×10-7cm/s，抗压强度不低于1.5Mpa。
高喷板墙施工后地下水情况
8 土方开挖施工要求
基坑开挖过程中，若发现局部漏水现象，应立即停止开挖，用注浆方法进行封堵，以防止周围地面下沉。基坑土方采取分层均衡开挖，每层开挖厚度不宜超过1m，挖土与支撑施工交替进行，严禁一次性挖到基底再做支撑。要防止土方开挖设备碰撞支护结构，避免扰动基底原状土。发生异常情况时，立即停止挖土，查清原因并采取有效措施后方能继续挖土。土方随挖随运，严禁将土方堆置在基坑旁。
9 结论
就本工程及类似的河道基坑施工而言，钢板桩具有良好的工程性能和可重复利用的特性，在满足支护结构强度、刚度要求的同时还有较好的综合经济效益，是一种较合理的支护方式。针对地质条件特殊情况，砂层较厚，钢板桩无法穿透砂层，在基坑侧辅以高喷板墙作为止水措施，能有效防止地下水绕渗，避免了基坑侧发生沉陷的可能性。
参考文献：
[1]吴高伟.拉森钢板桩在污水管道工程中的应用.城市建设，2011年总第92期
[2]刁东辉.高喷板墙施工工艺及质量控制.中国新技术新产品，2010 NO.7
论文作者:邓华荣
论文发表刊物:《基层建设》2015年17期供稿
论文发表时间:2015/12/8
标签：钢板论文; 基坑论文; 厚度论文; 粘土论文; 河床论文; 土方论文; 淤泥论文; 《基层建设》2015年17期供稿论文;