钢板桩基坑支护在杨庄泵站施工中的应用

张雪梅 施永光

【摘要】随着近年来我国水利事业的不断发展，在水利工程的施工过程中，各种施工新技术得到了广泛的应用。尤其是在泵闸工程的深基坑施工中，钢板桩支护技术得到了广泛的使用，这种新形式的支护技术在基坑止水和挡土的功能上都能发挥出非常好的效果，这样也就使得施工的稳定性和安全性得到了非常好的控制和保障。然而在水利工程基坑支护的过程中会受到诸多因素的影响，在施工的过程中，钢板桩支护技术能够很好的体现出其优势，而施工中也必须要对整个施工的过程予以有效的控制，只有这样，才能更好的保证施工的效果。

【关键词】泵站基坑；钢板桩；支护措施；施工方案

前言

近年来，随着城市化的快速发展和水利建设事业的推进，城市防洪、排涝等问题日益突出，排涝泵站能够有效提高河网的排涝能力，降低平原河网区的洪涝水位，减轻灾害损失。作为城市防汛体系的重要组成部分，排涝泵站的建设得到各级政府的大力支持。实践表明，大部分排涝泵站的破坏或失事是由于地基缺陷或基础设计不妥而造成的。因此在排涝泵站的设计和施工中，尤其要重视地基处理环节的设计和施工。根据泵站工程地质条件、上部结构特点、施工条件、环境保护和运行要求等因素，要进行技术经济分析和对比，科学合理选择满足工程设计要求的地基处理方案，做好泵站基坑施工质量控制。

1.工程概况

新沂市新戴河泵站更新改造工程排涝泵站之一的杨庄站位于沂河东岸的新沂市合沟镇境内，新建泵站安装3台800ZLBW-70一台，单机流量为1.67 m3/s，总设计流量 为5.0m3/s，单机配套功率为180kw，总装机容量为540kw。按照防洪标准20年一遇设计；出水挡洪涵洞防洪标准同沂河大堤为50年一遇。站身采用整底板基础泵房，湿室型泵房，泵房内地面高程为26.5m，开敞式进水池底板高程为20.95m。设计开挖深度为6.9m，边坡宽度为13.5m，施工时因进水池左侧为鱼塘，此鱼塘距离施工开挖线近且面积大，征迁赔偿费用高，而且影响工程进度，为保证工程能按计划进度实施确保工期。决定此处采用钢板桩支护方案进行开挖施工。

2.泵站施工及支护方案的确定

2.1 支护方案的选择

根据工程项目的基本情况以及该施工区域的地质概况，发现该地区土层的自稳能力较差，并且通过实地考察发现，在该泵站的左侧为鱼塘，所以在实施基坑开挖的过程中，采取积极有效的防护措施保证施工安全是非常必要的，综合考虑各种工程条件和实际情况，在该泵站基坑施工过程中，使用钢板桩支护。钢板桩规格选用国产拉森Ⅳ型钢板桩，钢板桩性能指标列于表1。

泵站支护桩设计桩长均为12m，桩顶高程2.0m，泵站北侧2.0m高程以上至地面部分采用1：2放坡，靠近钢板桩部位设2.0m宽的马道，钢板桩入土深度约为8.6m。为确保基坑施工期间水闸结构的整体稳定，在1.50m高程处设一道直径500mm的钢管支撑，钢管壁厚10mm，支撑钢管中心间距3.0m，钢管撑与钢板桩之间采用钢围檩连接。由于该地区的地下水的水位比较高，具有充足的补给水源，因此在進行基坑开挖时设置两排水泥土搅拌桩，以便于发挥良好的止水作用。

2.2 钢板桩的施工方案

本次工程在实际的施工过程中，为了能够在保证工程施工安全的基础上，保证工程施工质量，需要注意下列问题：

（1）为了保证钢板桩的质量，在将其运送至工地之后，需要对钢板桩进行整理，以便于及时对其缺陷部位进行整修，并要将锁口中的杂物予以清除，另一方面，为了保证钢板桩能够在施工过程中顺利的进行插拔，还需要在已经检查合格的钢板桩的锁口处均匀的涂抹一层油脂。

（2）做好施工轴线控制点的放样工作，为了保证施工质量，在开展施工之前，需要严格的依据相关的施工设计要求，在保证导向架的坚固性与刚度要求之后，应用导向架来进行定位，施工过程中的围檩桩不能在钢板桩的打设过程中出现变形与下沉，并且在整个施工过程中，应该定期的开展检查，以便于导向架的中心线与钢板桩的轴线吻合，如发现存在偏离的情况，应该及时地进行移动调整。

（3）保证基坑护壁钢板桩的平面布置形状满足相关要求，应该尽量的保证其边线平直整齐，防止施工过程中出现不规则的转角，在标准钢板桩及其支撑结构的设置过程中，要能够保证其各个边的尺寸值能够满足钢板桩的模数，在实际的施工过程中，应该从某一个角开始，进行逐块的插打施工，在任何一块钢板桩的插打过程中，中途不能停顿，不管是哪个环节的施工，都要严格按照相关的施工制度开展，以便于相关的钢板桩能够起到良好的防水作用。

（4）做好钢板桩的拔出控制，在实施钢板桩的拔出操作的过程中，首先要使用打拔桩机将钢板桩的头部振动1到2分钟，由于这样的振动力所产生的液化作用，能够有效的减少土壤对于钢板桩的摩阻力，之后再将钢板桩慢慢的往上振拔，在此过程中，要对桩机的负荷予以严密的观测，一旦发现存在桩拔不上来或者是拔桩困难的情况，应该立即停止拔桩，在将其往下施打少许之后，再将其往上拔。

3.搅拌桩施工

该工程地基施工过程中，在基坑的周边设置两排的搅拌桩，其桩径设置为500毫米，并将桩间距设置为350毫米，桩端进入到粉质粘土中的深度值为1米，每米中喷入60千克的水泥，并应用32.5R的水泥作为加固剂，在搅拌桩的施工过程中，其施工工艺流程主要表现为：桩机就位-喷浆搅拌下沉-喷浆搅拌上升-重复下沉-上升至孔口-搅拌机关闭并移位，在实际的施工过程中，为了能够有效的保证工程施工质量，整个施工过程应该严格依据相关的施工规范及施工设计的要求开展，并要注意下列施工注意事项：在开展施工之前，应该保证施工场地平整，防止在施工过程中出现移动与倾斜，并要注意保证钻杆与机架的垂直度满足相关要求；施工过程中应用到的已经准备好的水泥浆，不能存在离析现象，并且其停置时间不能大于2h，倒入到集料中的浆液应该加筛过滤，防止出现残渣堵管或者是损坏现象，为了便于输浆，要能够保持浆液管的湿润；在开展施工的过程中，应该尽可能的避免硬接驳，如果已经出现了硬接驳，应该立即采取相关的补救措施，另一方面，在开展搅拌桩施工的过程中，还应该注意保证前台操作机与后台供浆之间的密切配合，各个操作机之间必须具有明确的互相联络信号，并要保证前台操作机的提升速度、提升次数、下沉速度、下沉次数能够满足相关的施工工艺规范，后台操作机必须要保证连续供浆，若需要停止供浆，必须要立即通知前台，防止出现断桩现象。

4.施工监测

在实际的泵站基坑施工过程中，深基坑工程是围护结构与土体相互作用的动态变化的复杂系统，为了保证泵站基坑坑内施工安全、周围环境安全及地下管网的安全，在开展施工的过程中，必须要严格的依据相关部门及国家的施工规范与试验标准开展施工，这就需要对泵站基坑周围环境、周边建筑物及基坑围护结构实施严密的监控，这样做能够及时地为施工决策提供有效信息，对于减少泵站基坑的施工安全隐患具有非常重要的意义。在实际的泵站基坑施工监测过程中，主要是对地下水位、钢支撑的轴力、位移等项目开展监测，其中基坑支护平面示意图如图1所示。

依据所埋设的测斜管来对土体的深层位移实施监测，这有利于全面地掌握支护结构的变形及周围的土体变化情况，通过对监测结果进行分析发现，随着基坑深度的增大，各个测点的位移逐渐变小，并且其变化趋势具有线性特点，在每个测点的土体位移的变化曲线上存在一个反弯点，并且在反弯点下面的位移表现为逐渐减小的趋势，在反弯点上面的位移表现出逐渐增加的趋势，这主要是由于钢支撑的约束作用所导致的。对桩顶位移监测结果进行分析发现，随着基坑施工的不断开展，各个测点的位移不断的增加，并且其变化趋势具有线性特点，实践表明，深基坑坑壁中央范围的土压力与位移都大于两坑壁一定范围中的土压力与位移值，这主要是由于深基坑两端壁处存在着显著的空间效应，对于其相邻区域中的土压力与位移的发展存在一定的抑制作用。对钢支撑轴力的监测结果进行分析发现，随着基坑开挖深度的不断增大，支撑轴力都表现出逐渐上升的趋势，这主要是由于在将坑中的土体进行挖除之后，支护桩体会向坑中移动，这会直接导致侧压力值的增加，但是其轴力的变化没有超出预警值，在进行下层土体的开挖过程中，能够看到其支撑轴力具有明显的提升现象，并且各道的支撑轴力会进行适当的调整。

5.施工组织管理措施

为确保钢板桩围堰施工的安全、质量和工期，在施工组织管理上制定如下措施

（1）根据该工程特点，设立组织管理机构，建立、健全与工程特点相适应的管理运行机制，使其与工程施工的需要相适应。

（2）以目标进度为依据，科学制订计划，及时对机械劳务进行调整，确保整体方案的实现，提高机械和人员的作业效率，保证工程进度。

（3）安排具有类似工程施工管理经验的技术和管理人员组成高效率的施工班组，全面负责工程的施工、劳务和机械的调度。

（4）成立专门的安全领导小组，负责施工安全，加强安全教育、强化安全意识，制订各项规章制度，确保施工作业有章可循。

6.泵站基坑應用钢板桩支护的施工注意事项

对钢板桩、搅拌桩及钢支撑结构的施工安全与施工质量严格控制，并要控制好施工过程中的土方开挖速度，以便于保证施工顺利进行；强化基坑工程的信息化施工，将信息化管理手段应用于基坑施工管理中，信息化管理对于施工过程中各方面信息的采集、分析、判断、决策具有非常重要的辅助作用，对工程施工管理的科学化、规范化、正规化具有重要意义。

7.结束语

钢板桩支护施工方案具有工期短、操作简单、占地空间小等优点，较适用于地下水位高、土质为软基的地基施工，与其他施工形式相比，钢板桩施工具有速度快、一次性投入费用低、安全性较高等优势，通过实践证明，钢板桩支护施工在泵站工程的基坑施工中作用显著，达到了预期效果，表明了在泵站基坑施工中采用钢板桩支护方案是切实可行的。

参考文献：

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[4] 杜运峰等.钢板桩围堰在沛县湖西泵站更新改造工程沛西站