近堤桥梁承台基坑开挖钢板桩支护探讨

陈乃辉 杨逸航

（作者单位：安徽省淮河河道管理局 233000中水淮河规划设计研究有限公司 230601）

钢板桩支护具有强度高、容易打入坚硬土层、速度快、施工简便、接合紧密且不易漏水、可多次重复使用的特点，广泛用于桥梁承台基坑开挖的施工中。但是在桥墩承台距离堤防较近或者直接位于堤坡上的情况下，如果钢板桩安装或者拆除施工控制不当，极易造成堤防滑坡、裂缝、扰动堤基等问题，给防洪工程造成新的隐患。本文通过案例分析，对近堤桥梁承台基坑开挖钢板桩支护问题进行探讨。

一、案例分析

1.案例概况

选取蚌埠市大庆路淮河公路桥11 号墩承台基坑开挖钢板桩支护为典型案例。大庆路淮河公路桥11 号桥墩布置在淮北大堤迎水坡堤身，承台基坑于2010年10月进行钢板桩支护施工，基坑顶面高程为20.50m，基坑开挖底高程15.749m，基坑最大开挖深度为4.75m。垂直桥向基坑支护采用48 根欧标WRU-770 钢板桩，顺桥方向采用40 根Φ600mm 钢管桩，桩长均为12.00m，钢板桩采用ice54nf 液压式振动锤下压，入土深度均为6.00m。

10月25日，11#桥墩混凝土浇筑完成，过程中观测钢板桩顶最大水平位移为5mm，堤防无明显开裂现象；11月3日，基坑坑底抽水开始土方回填，回填采用原状土，采用蛙式打夯机人工分层夯实；11月20日（基坑回填后15 天），检查发现堤防迎水坡上砌石护坡及堤身出现裂缝，裂缝开始时窄且浅，范围小，仅在堤坡下部出现；后期观测发现，随着时间的推移，裂缝逐渐发展，变宽，加深，并向两侧扩展，迎水侧堤腰处裂缝开始向下依次变宽、变深，逐渐发展为迎水坡堤腰至堤顶及背水坡均出现的明显裂缝，堤脚干砌石护坡倾斜、松动。裂缝最大宽度达8～28cm，最大裂缝深度0.3～2.55m，至12月底裂缝趋于稳定。

2.裂缝原因分析

造成堤防迎水坡裂缝的主要原因是11 号墩承台钢板桩支护施工中对堤基产生了扰动，后期钢板桩拔除时堤脚又形成了临空面，土方回填分层碾压不密实，回填区域形成了堤坡软弱区。

3.处理方案

对堤坡裂缝土层开挖后进行堤身回填，迎水面堤身锥探灌浆，迎水面堤脚设置压稳平台，护坡防护等工程措施进行了应急处理并加强观测。目前堤防已稳定。

二、钢板桩支护施工控制要点

1.加强工程监测

基坑支护结构关系到工程本身的安全，还关系到附近堤防的保护，因此必须对基坑施工的全过程进行监测，主要有土体水平位移（测斜）监测，坡顶水平位移和沉降监测。如工况发生变化，应及时进行分析对比，记录变形速率，同时加密观测次数。

2.严格控制钢板桩的打入频率

一般情况下，钢板桩均采用振动锤打入，其振动频率应考虑地质情况，避免造成土体液化，同时如出现较大偏差不易强行纠偏，应拔出重打，防止因纠偏过分扰动原土体，或造成土体中有较大的空洞。因此，应根据地质和地层条件选择振动机械，合理控制振动频率，防止引起土体变形。

3.基坑开挖时注意防护

基坑开挖时应做好防护，避免因雨水进入基坑影响土体性状；在距基坑边坡3m 的范围内严禁行驶汽车等大型机械，在距边坡1m 范围内严禁堆放弃土或材料。

4.土方回填

涉及堤身的基坑土方回填应根据《堤防工程设计规范》和《堤防工程施工规范》的规定进行控制，加培土料应与原堤身土料的特性相近，或采用开挖原状土，填筑标准不应低于原堤身的填筑标准。填土前，应清除桥墩承台表面的乳皮、粉尘及油污等，同时对表面的外露铁件进行割除，对铁件残余露头应用水泥砂浆覆盖保护。填土时，应先将桥墩承台表面湿润，边涂泥浆、边铺土、边夯实；涂浆高度应与铺土厚度一致，涂层厚度宜为3～5mm，并与下部涂层衔接；不允许在泥浆固结后再铺土夯实。桥墩承台两侧填土应保持均衡上升；贴边填筑宜用夯具夯实，铺土厚度宜为15～20cm。

近堤脚基坑土方回填应按照迎水侧防渗背水侧导渗的原理，迎水侧采用粘土回填，背水侧采用基坑开挖时的土方回填，不足部分从基坑附近征地取土或采用沙性系数大于原状土的土方，土方填筑在靠近建筑物及机械难以施工的部位采用胶轮车运料，人工铺料、夯实，其余均采用2.75m3铲运机运土，74kW 履带拖拉机压实。机械压实时铺料厚度每层控制在25～30cm，土块最大粒径不大于10cm，人工夯实时，铺料厚度每层控制在15cm 以内，土块粒径不大于5cm，土方在压实过程中，对于超径土块应人工粉碎，对于含水量过大或过于干燥的土料应采取晾晒或洒水的措施，以保证回填土的质量。

5.严控钢板桩拔除施工过程

钢板桩拔出一般也用振动锤拔桩，利用振动锤产生的强迫振动，振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，此过程对土体扰动最大，因此根据地质和土层情况，严格控制振动机械的振动频率，并时刻观测周边工况，一旦发生土体崩裂，立即停止拔桩，同时拔桩不应过快，以免钢板桩拔除后造成较大的临空面。

6.及时封堵临空面

钢板桩拔除后的临空面应及时封堵，按照“前堵后导”的原则，迎水侧的临空面用黏土球按照钻探孔封堵的要求及时封堵；背水侧的临空面用原状土或沙性大于原状土的土料进行封堵。

7.视情开展压密注浆等工程措施

为使临空面封堵和土方回填更加密实，视情开展压密注浆等工程措施。压密注浆的压力不得过大，防止破坏周围原状土，迎水侧的浆液可以采用水泥土，而背水侧的浆液利用原状土或沙性大于原状土的土料制作。

三、结论

钢板桩施工受天气因素的影响不大，可以缩短主体工程的工期，并具有良好的适应性及互换性，在进行近堤处桥梁承台基坑开挖的施工中已普遍采用，但在实践中尚有许多问题亟待研究、探讨和解决。从业人员应不断推动完善钢板桩施工和后续处理工作，在保证主体工程施工进度的同时尽可能降低对防洪工程的影响，不断提高河道管理范围内建设项目管理水平■