李 国 洋

(山西三晋铁建工程集团有限公司，山西 太原　030000)



谈深基坑护坡方式选择及钢板桩护坡施工

李 国 洋

(山西三晋铁建工程集团有限公司，山西 太原030000)

摘要：根据唐港铁路平改立7号路立交桥工程的水文地质条件，分析了该工程基坑边坡的稳定性，通过比选，确定了钢板桩边坡支护形式，并介绍了其施工工艺流程及技术要点，指出该支护形式施工简易快捷、挡土强度高、经济效益显著。

关键词：基坑，边坡，钢板桩，支护形式，稳定性

1工程概况

1.1工程简介

唐港铁路平改立7号路立交桥工程，位于唐山市海港开发区。本工程设计中7号路公路起讫里程为BHK0+651.205～BHK1+151.205，公路宽28 m，东西走向，与既有铁路东港线立交，以框构桥形式下穿铁路。由于框构结构高度为9.35 m，净高不小于5.1 m，采用整体现浇方式施工，公路施工整体以U型槽路堑方式进行，所以基坑开挖是本工程的首要施工任务。受框构桥高度影响，本工程基坑开挖最深处可达9 m，属于深基坑施工，所以在长度500 m的施工范围内，基坑土方开挖及边坡防护直接影响后期工程的开展。本工程2014年9月20日开工，设计工期为23个月。

1.2水文地质

1)工程地质。

2)水文气象。

本区属暖温带亚湿润气候区。四季分明，夏季闷热多雨，雨量多集中于7月～9月；年平均降水量为636 mm，年蒸发量为1 642.1 mm，最大风速20.3 m/s(saw)。年平均气温9.5 ℃～11.5 ℃，极端最高气温39.9 ℃，极端最低气温-23.7 ℃。

地下水为第四系孔隙潜水，主要含水层为粉土层、细砂层，地下水埋深0.7 m～3.7 m，主要受大气降水及地表水补给，亦受海水影响，水位变化幅度1 m～2 m。根据JTG C20—2011公路工程地质勘查规范的相关规定，按Ⅱ类环境(指均具有干湿或冻融交替作用)，地表水对混凝土结构具有强腐蚀性；地下水对混凝土结构具有强腐蚀性。

1.3基坑边坡稳定性分析

1.3.1地基土分层

根据设计图纸，在具体施工过程中基坑开挖最深处可达9 m，地基土自上而下依次为：填土层、粉土层、粉细砂层、粉质粘土层，计算时基坑底部以下考虑5 m的粉质粘土。地下水位取地表以下1 m，不考虑坡面外静水压力，不考虑地震影响。各土层具体参数见表1。

1.3.2瑞典条分法

瑞典条分法是条分法中最简单最古老的一种。该法假定滑动面是一个圆弧面，并认为条块间的作用力对边坡的整体稳定性影响不大，可以忽略，或者说，假定每一土条两侧条间力合力方向均和该土条底面相平行，而且大小相等、方向相反且作用在同一直线上，因此在考虑力和力矩平衡条件时可相互抵消。

瑞典条分法见图1。

1.3.3稳定性计算

用《理正岩土计算》软件，将坡面、水面及各土层参数输入软件，计算结果如图2所示。

计算结果数据：

1)滑动安全系数:0.580。

2)滑面信息:土条总数:21；圆心半径(m):(3.080,10.600)R=11.038。

3)第1个土条信息:a.几何信息。左上点坐标(m):(-0.000,0.000)；左下点坐标(m):(-0.000,-0.000)；右上点坐标(m)：(1.000,0.667)；右下点坐标(m):(1.000,-0.241)；土条尺寸:宽度=1.000 m,底部长度=1.029 m；土条面积:0.454 m2；土条底部倾角:-13.532°。b.物理信息。土条底部:C=10.000 kPa,φ=25.000°。c.受力信息。土条自重:W=(8.302 kN,-2.580 m)；土条底部:法向力=(8.072 kN,0.000 m),切向力=(24.224 kN,11.038 m)；土条左侧:法向力=0.000 kN,切向力=0.000 kN；土条右侧:法向力=0.000 kN,切向力=0.000 kN。

1.3.4稳定性结果分析

经计算，得出滑动安全系数为0.580。

按照YB 9258—97建筑基坑工程技术规范基坑整体稳定性安全度指标要求，滑动安全系数应不小于1.1。

由于滑动安全系数Fs=0.580<1.1，所以基坑边坡不稳定，需进行边坡支护。

2支护方式选择

由于本地地下水极其丰富，故设计在基坑外2 m处进行高压旋喷桩支护施工。在高压旋喷桩支护施工完成后，基坑开挖施工才能正常进行。根据本工程特性，基坑边坡支护有高压旋喷桩支护、喷锚支护及钢板桩支护三种方式可选。经过计算、试验段施工，从支护效果、施工工艺、工程造价各方面进行比选，高压旋喷桩支护、喷锚支护效果均不理想，最终选择钢板桩边坡支护方式。

2.1高压旋喷桩支护

在BHK0+651.205～BHK0+751.205南侧范围内设置100 m高压旋喷桩支护试验段。高压旋喷桩直径60 cm，单排布置，桩间距60 cm，平均桩长12 m，具体桩长根据基坑内外水位差逐段确定，水位以上采用空打。试验结果显示，由于高压旋喷桩采用混凝土桩，承压能力强，抗剪能力差，对基坑边坡防护效果较差。高压旋喷桩支护试验段施工期处于2014年10月上旬，受降雨冲刷影响较小，试验段完成后，对基坑进行1∶1.5放坡开挖，在基坑开挖至4 m深度时，边坡底部出现大面积滑塌，故高压旋喷桩支护不可行。

2.2边坡喷锚防护

在BHK0+651.205～BHK0+751.205北侧范围内设置100 m喷锚护坡试验段。喷锚支护施工处于2014年10月下旬，采用一边开挖一边喷锚的防护方式。基坑仍然进行1∶1.5放坡开挖，每开挖1 m深度，就对基坑边坡实施喷锚防护。喷锚材料选用C25普通硅酸盐混凝土，首先对所要防护范围的边坡铺设方眼钢丝网，并用锚钉固定，再在高压作用下进行混凝土喷洒，混凝土喷洒厚度为5 cm，喷锚完成凝固后继续对基坑开挖。在基坑开挖至5.5 m深度时，基坑底部喷锚层下大面积滑塌，以致喷锚层破裂，故边坡喷锚防护也不可行。

2.3钢板桩边坡支护

在高压旋喷桩支护和喷锚防护试验段无效失败后，经研究决定采用钢板桩支护方式。钢板桩试验段在BHK0+801.205～BHK0+901.205南侧100 m范围内，施工处于2014年11月上旬。首先对试验段范围内基坑进行1∶1.5放坡开挖，开挖至1 m深度时，开始钢板桩施工。根据工程地质情况，本工程采用临时性悬臂式钢板桩挡墙边坡防护。钢板桩为工字形，桩长12 m，桩间距0.3 m，单排布置。钢板桩施工完成后，继续对基坑1∶1.5放坡开挖，直至9 m深度。在此开挖过程中，无滑塌现象出现，基坑边坡保持持续稳定状态，故钢板桩护坡成功。

2.3.1施工工艺流程

由于钢板桩护坡试验段的护坡效果良好，本工程决定全面采取钢板桩边坡支护方式，其施工选材、布置及工艺完全按照试验段要求施工，其施工工艺具体如下：

1)基线确定。在不影响基坑内部各项施工的前提下，在基坑边坡向下1.5 m处，确定为单排钢板桩施工轴线，用仪器测量放线，并撒灰线标明钢板桩施工位置。

2)定桩位。按顺序标明钢板桩的具体桩位，撒灰线标明。

3)钢板桩施打。施打顺序为：从BHK0+651.205处由西向东，基坑南北两侧同时施打。采用单独打入法，即吊升第一支钢板桩，准确对准桩位，工字钢腰腹垂直于灰线、逢中振动打入土中，外露部分为0.5 m。吊第二支钢板桩，工字钢腰腹顺灰线方向，振动打入土中，如此重复操作，直至基坑钢板桩完成。

2.3.2施工要点

1)装卸钢板桩宜采用两点吊。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多。2)钢板桩堆放的顺序、位置、方向和平面布置应考虑到以后的施工方便，并按施工部位分别堆放，堆放的高度不宜超过2 m。3)钢板桩施打前必须进行选材，对有变形的进行矫正。4)施工机械站位基础必须平稳、牢固。基坑顶周边设置连续封闭的安全护栏，防止人员坠落。

3钢板桩支护效果

本工程自从采用钢板桩基坑边坡防护后，基坑施工过程中，在承受了多次强降雨雨水冲刷后，没有出现边坡大面积滑塌现象。另外，钢板桩支护施工简易快捷、挡土强度高以及可循环利用，为工程施工节约了工期、成本，使得工程利润最大化。

本项目工程总额10 143.945 6万元，设计工期23个月，2014年9月20日开工。由于合理采用钢板桩边坡支护方式，基坑边坡防护效果明显，护坡成功。在深基坑边坡成功支护的前提下，本工程后续施工开展顺利，于2015年7月底完成了铁路框构桥及公路部分主体施工，提前工期11个月，产生经济效益1 150万元。

参考文献:

[1]陈仲颐，周景星，王洪瑾.土力学.北京：清华大学出版社,1994.

[2]刘国彬，王卫东.基坑工程手册.第2版.北京：中国建筑工业出版社，2009.

[3]欧领特.钢板桩工程手册.北京：人民交通出版社，2011.

Discussion on deep foundation pit slope protection mode selection and steel sheet pile construction

Li Guoyang

(ShanxiSanjinRailwayConstructionGroupLimitedCompany,Taiyuan030000,China)

Key words:foundation pit, slope, steel sheet pile, support form, stability

Abstract:According to the hydrology geology conditions of Tanggang railway reform legislation No.7 Road overpass engineering, this paper analyzed the stability of the engineering foundation pit slope, through the comparison and selection, determined the steel sheet pile slope support form, introduced its construction process and technical key points, pointed out that the support form construction was simple and quick, high retaining soil strength and economic benefits significantly.

文章编号：1009-6825(2016)14-0081-02

收稿日期：2016-03-05

作者简介：李国洋(1990- )，男，助理工程师

中图分类号：TU463

文献标识码：A