河道内卵砾石地层承台深基坑施工技术

马占飞 徐斌

摘 要：以太行山高速公路邯郸段漳河大桥河道内承台深基坑施工为例，重点阐述了河道内卵砾石地层承台深基坑施工方法。采用拉森IV型钢板桩结合内支撑支护进行防护，采用长臂挖掘机+小型挖掘机组合进行基坑开挖，基坑支护安全等级一级，深基坑施工质量满足设计要求，以期通过此案例为以后同类型基坑施工提供借鉴。

关键词：承台深基坑；钢板桩；内支撑；基坑开挖

中图分类号：U443.16+2                            文献标识码：A                              文章编号：2096-6903（2023）11-0001-03

1 工程概况

漳河大桥位于太行山高速公路邯郸段，在清漳河、浊漳河汇合口下游约200 m处跨越漳河，漳河桥面宽80～200 m，水深2～5 m，河道内地下水位埋深3～8 m。该桥跨冀豫两省省界与太行山高速安阳段相接，分左右两幅。漳河大桥立面图如图1所示。漳河大桥为预应力波形钢腹板连续刚构桥，主跨跨径布置为65 m +3×120 m +65 m。

桥位区属低山区，地形起伏较大，元古界震旦系下统串岭沟组中风化砂岩为主，局部地表上覆第四系全更新统冲洪积形成的卵石，工程地质条件较复杂。

根据设计勘察报告可知：卵石层在桥位区河道内钻孔中有所揭露，埋深0.00～2.50 m，层厚2.00～6.80 m。漂石层在桥位区河道内钻孔中有所揭露，地表出露，厚2.5 m。碎石层在河南段桥位区钻孔中有所揭露，地表出露，层厚0.70～1.10 m。中風化砂岩层在桥位区所有钻孔中有所揭露，均未穿透，山坡及山顶基岩出露，最大揭露厚度53.20 m。不存在不良地质作用、地质灾害和特殊性岩土等地质。

本桥共2个深基坑，左幅3#、右幅5#主墩承台位于漳河河道左侧，基坑开挖深度11.2 m。左幅4#、右幅6#主墩承台位于漳河河道水面右侧，施基坑开挖深度11.8 m。单个深基坑平面尺寸26.58 m×19.8 m，面积526.28 m2，基坑支护安全等级一级。

2 基坑支护及土方开挖设计

2.1 基坑支护

施工利用漳河枯水期先筑岛围堰，筑岛顶面+0.4 m即为钢板桩顶高程。承台涉水深基坑采用拉森IV型钢板桩结合内支撑支护进行防护，竖向设置2道围檩支护，采用9 m钢板桩打至硬岩顶面，每隔5 m采用12 m钢板桩入岩2 m。现场原地面以下卵石层约7 m，砂砾卵石粒径较大，下部为坚硬的中风化砂岩（石英砂岩），钢板桩无法直接打入，采用全护筒跟进，旋挖钻钻引孔方法。旋挖钻钻进卵石层，并下钢护筒至硬岩部位成孔后及时回填黏土。钢板桩打设后采用小导管注水玻璃进行止水[1，2]。

钢板桩围堰平面尺寸26.58 m×19.8 m（两个承台），四周工作面2.5 m，两承台间距2.98 m（满足集水坑、人行钢直梯安装）。考虑地下水位坑底渗水，采取集水坑明排措施，集水坑断面尺寸为宽1 m×深1 m×长2.5 m。图2为基坑支护示意图。

2.2 土方开挖设计

基坑开挖采用机械破碎分层分段对称开挖。深基坑石方开挖采用长臂挖掘机+小型挖掘机组合的方式。在正常开挖至岩石深度后，将小型挖掘机带破碎锤吊放至基坑岩石表面继续石方开挖，直至开挖至设计承台底标高下10 cm后及时进行垫层混凝土浇筑。开挖过程中设置集水坑，采取多台大型抽水机不间断抽水，控制基底大量涌水。

3 主要施工方案和施工工艺

3.1 工艺流程

施工工艺流程主要为：施工准备→筑岛围堰→平整场地→引孔桩位测量放线→旋挖钻钻孔→成孔后回填→导向架施工→打设钢板桩→止水注浆（水玻璃）→抽水、挖卵石至支撑面，安装第一层支撑→抽水、挖卵石至支撑面→安装第二层支撑→抽水、挖卵石至岩层顶面→钢筋混凝土挡墙施工→抽水、挖石方至设计坑底高程→抽水→垫层混凝土施工→垫层混凝土强度80%后抽水→凿除桩头至设计桩顶标高→进行承台施工→承台混凝土强度80%后拆除侧模→回填砂砾至承台顶-0.3 m→回填夯实后浇筑C30混凝土与承台齐平→进行墩柱施工→墩柱出地面后→继续向钢板桩围堰内填砂砾至相应支撑工作面→拆除相应支撑→填砂砾围堰至原地面→拔出钢板桩。

3.2 引孔施工

引孔平面布置图如图3所示。引孔直径120 cm，间距为100 cm，引孔深度至岩石顶面（约9 m），每个承台基坑开挖拉森钢板桩支护相邻布置引孔90个。引孔采用360°旋挖钻引孔，回填黏土。钻孔采用逐桩打桩施工方式，成孔后及时回填。

施工顺序为：施工准备→桩位放样→护筒埋设→钻机就位→泥浆制备→钻孔→回填黏土。

3.3 钢板桩施工

采用振动法沉桩拉森IV型钢板桩，沉桩时应保证锁口紧密。钢板桩施工顺序为：测量放线→障碍物清除→插打定位桩、角桩→ 钢板桩围堰→安装围檩、拉杆（或内支撑）→回填土→堰顶道路（堰外滩地防冲设施、安全设施）→监测、维护→拆除[3]。选择从一岸向对岸施打的顺序，避免或减少钢板桩的合拢工作。钢板桩的施工重点主要集中在围檩安装、打桩作业和拔桩作业。

3.3.1 围檩安装

为防止钢板桩施工过程中发生屈曲变形，保证打桩精度，设置单层双面形式的导向架。导向架由导梁和导桩等组成，亦称“施工围檩”。

导向架导梁采用全站仪和水平仪控制和调整。导梁的高度要适宜，以利于控制钢板桩的施工高度并提高施工工效。导梁不能随着钢板桩的打设而产生下沉和变形，且不能与钢板桩碰撞。

3.3.2 钢板桩打设和拔除

钢板桩采用屏风式打入法。将10根钢板桩成排插入导架内，呈屏风状打入。施打时，先将导架两端的钢板桩打至设计深度，作为定位板桩，然后在中间按顺序呈阶梯状分批施打[4]。为保证转角处咬口的闭合可通过轴线或板桩块数及异形转角板桩来调整。屏风式打入法可以减少倾斜误差积累，防止过大的倾斜，从而保证施工质量。

钢板打设后，基坑回填砂砾，拆除相应围檩、支撑后，拔出钢板桩。钢板修整后可重复使用，拔除前要注意钢板桩的拔除顺序及桩孔处理方法[5]。

3.4 基坑开挖

基坑开挖采取机械破碎开挖，由专人指挥，分层分段对称开挖。现场采用长臂挖掘机+小型挖掘机组合进行深基坑石方开挖。承台基坑采用通用履带式挖掘机开挖，开挖深度至2.5 m以下时换成长臂挖掘机。对边角及支撑影响部位开挖不到位地方，在基坑内安排小型挖掘机配合长臂挖崛机土石方开挖，直至开挖至设计标高后及时进行混凝土垫层浇筑。开挖过程中设置集水坑，采取多台抽水机不间断抽水，控制基底大量涌水。考虑地下水位坑底渗水，基坑止水采用钢板桩+注浆止水，采用坑外截水沟、坑内排水沟和坑内集水坑组合排水体系[6，7]。

3.5 钢支撑施工

3.5.1 型钢内侧支撑布置形式与安设程序

基坑内支撑采用钢管，直径609 mm，壁厚16 mm。围檩采用2HM588×300型钢制成，每道支撑形成一个平面支承系统，平衡支护钢板桩所传来的侧压力[8]。构件连接均为满焊。

在钢板桩插打完成后，即可土石方开挖，土石方开挖相应深度进行围檩及支撑安装。抽水、挖卵石至支撑层，然后进行第一层支撑安装。共设两层支撑，每层支撑0.5 m。抽水、挖卵石至基底高程，进行混凝土垫层施工。

3.5.2混凝土垫层施工

基坑开挖至底面后，施作10 cm厚的C20混凝土垫层。在封底底板施工期间，必须连续将基坑内水排入河道，混凝土浇筑采取干处作业，为便于钢板桩拔出，需将钢板桩与混凝土结合面设置厚 2 cm挤塑板。

3.5.3 型钢支撑拆除

承台混凝土强度达到80%后可拆除侧模。回填沙砾夯实后浇筑C30混凝土与承台齐平，再进行墩柱施工。墩柱出地面后，继续向钢板桩围堰内填砂至相应支撑工作面，拆除相应支撑。拆除方法是先切割角撑，然后卸钢管法兰螺栓，切割围檩，用25 t起重机将其吊出基坑。

4 施工注意事项

具体有以下4点注意事项：①钢板桩振动插打到小于设计标高20～40 cm时，小心施工，防止超深发生。②拔桩时为保证逐钢板桩根拔出，隔断钢板桩和加固的槽钢需逐根割断。③拔出的钢板桩应及时清除土砂，涂以油脂。变形较大的钢板桩需整修矫正，然后运出工地，堆置在平整的场地上。④拔桩与打板桩顺序相反，拔桩时用振动锤将钢板桩重复打一次，以克服土的黏附力。

5 结束语

本文以太行山高速公路邯郸段漳河大桥河道内承台深基坑施工为背景，对河道内卵砾石地层承台深基坑施工技术进行了阐述。承台深基坑施工采用拉森IV型钢板桩结合内支撑支护进行防护，基坑石方开挖采用长臂挖掘机+小型挖掘机组合的施工方法。对引孔施工、钢板桩施工、基坑开挖和钢支撑施工等环节制定了相关程序、方法和控制措施。实践证明，各承台深基坑经检测结构安全性满足要求，工期质量都有保障，可为以后同类型基坑施工提供借鉴。

参考文献

[1] 林同越.关于长江漫滩地貌深基坑施工关键控制点与措施浅析[J].冶金与材料，2021（6）：95-96.

[2] 高芬芬.耿晔宽 软土地区相邻深基坑同步施工安全风险控制关键技术研究[J].江苏建筑，2021（6）：89-91.

[3] 洪枭.深水基础钢板桩围堰施工及过程监测研究[D].广州：广州大学，2020.

[4] 吴正杰.拉森钢板桩与型钢内支撑在基坑支护中的应用[J].山西建筑，2017（26）：74-75.

[5] 孟慶斌.拉森钢板桩在承台深基坑支护施工技术[J].建筑技术开发，2019，46（10）：53-55.

[6] 郑向军.基于某项目深基坑降水及土方开挖的技术应用[J].居舍，2020（6）：75+114.

[7] 张晓涛.富水砂卵石地层深基坑降水成井工艺研究[J].河南科技，2021（36）：59-62.

[8] 田智慧.土建施工中深基坑支护施工技术的运用[J].绿色环保建材，2021（2）：127-128.