临水基坑施工技术要点

临水基坑施工技术要点

王跃平

上海建工集团股份有限公司

摘要：临河基坑施工涉及到汛期施工，既要考虑防汛要求，还要考虑地表水和潜水水位对基坑安全的影响，通过对基坑综合全方位的围护和加固，设置围堰对河水的拦截，确保基坑施工的安全。

关键词：基坑围护 围堰施工 基坑施工

一、工程概况

某大桥项目主墩分别位于河道南北两岸，其中南岸墩台基坑开挖尺寸为28.5m×42.5m，开挖深度6.5m，基坑有20m2 在水域范围内；北岸墩台基坑开挖尺寸为31m×43m，开挖深度6.0m，场地内分布有大片明浜。场地范围内对基坑施工有影响的地下水类型为浅部土层的潜水。两岸均建有防汛墙及护岸，处于施工区域影响范围内的部分需要拆除重建。

图1 工程布置平面图

二、围堰设计与施工

2.1围堰的设置

为满足实际施工需要，桩基施工时需进行围堰或围堰筑岛的形式，以满足施工的需要。

由于本工程工期较长，施工期历经两个汛期，根据施工需要和防汛要求，防汛墙和护岸施工时，须修筑围堰，从安全性、经济性、以及方案的合理性的角度制定了本围堰方案。第一，围堰满足防汛墙和护岸施工的需要；第二，承台基坑在施工前，需拆除部分防汛墙，因此围堰也承担起临时防汛墙作用；第三，围堰筑岛后，在主桥上部结构施工时，可以作为支架基础，降低了施工难度和风险。

根据实际情况，按照位置区分围堰分为渡口施工围堰及河中施工围堰。

2.2渡口施工围堰

渡口施工围堰为袋土围堰，主要满足钻孔灌注桩施工需要，主桥13#墩桩基分别位于河岸混凝土路面及渡口，施工前需拆除施工范围内防汛墙等其他构造物，然后修筑围堰。

由于渡口底部存在混凝土基础，钢板桩施打困难，拟采用土袋围堰。该处涨潮时水深1.5m退潮时0.8m，施工时选择退潮水位较低时进行，以确保第一层摆放时所有土袋均露出水面以上（土袋尺寸1.1x1.2x1.1m），土袋投放采用30t汽车吊，依次按顺序进行，投放土袋时应注意土工布照图施工，以确保围堰止水效果。土袋堰堤的截面呈梯形，坡度为1：1，堰顶宽度要保持在5米以上。施工前准确测好水深，以便高度和宽度的控制。

图2 袋土围堰剖面图

围堰施工完成后，根据现场既有条件，可以采用钢平台或围堰内填土进行桩基施工。

2.3水中施工围堰

水中围堰形式主体采用纵向双层钢板桩围堰，宽度5米，内填粘土。钢板桩施工采用起重船进行水上作业，插打顺序为：先纵向插打，然后先内后外两端合拢；合拢时根据涨潮情况，先上游后下游。由于两岸存在防汛墙及护岸基础阻碍钢板桩向岸上施工，横向遗留缺口采用袋土围堰进行封闭。土袋围堰与防汛墙和护岸及钢板桩围堰搭接至少5m，以降低围堰内渗水量，同时在钢板桩与土袋衔接处应贴紧防渗土工布，摆放完成后，向钢板桩凹槽里填充黏土，增强止水效果。

图3 围堰平面布置图

图4 围堰剖面图

双排钢板桩围堰施工方法如下：

（1）导桩打设

采用BY-VH350液压振动锤施工，首先在放样出的四角位置垂直打入导向桩，

为了控制钢板桩的平面尺寸和垂直度，首先打入四个引导桩作为导向桩，随后焊接上牛腿用于安装导梁。

（2）安装工字钢导梁

将无弯曲扭转、形状规整的型钢焊接在水平撑上作为导梁，焊接前注意调整导梁的轴线及内边净距，以便有利于后续钢板桩插打。

（3）插打第一根桩

在围堰的上游侧位置开始插打第一片钢板桩。插打时，钢板桩需要紧贴导梁架缓慢向下插入，同时施工员在彼此垂直的两个方向上悬挂铅垂线进行观测，检查钢板桩是否插正、插直。第一根桩插设至距预定深度0.5~1.0米时临时暂停施工，待钢板桩稳定后，再次复核桩的位置与双向垂直度，无误后方可继续插入至预定深度，否则应拔出重插。

（4）其它钢板桩的插打

以第一根钢板桩为基准，按顺序向下游逐根插打剩余钢板桩。首先将钢板桩吊起，下段对齐前一根钢板桩的锁口，利用自重下插，当自重不能下插时，启动振动锤分多次打入至预定深度，插打时施工员仍需对每片钢板桩进行垂直度观测，发现歪斜及时调整。钢板桩插打作业结束后需要及时与导向架焊接固定。

（5）排水、清淤

围堰施工位置河水深度平均为2.0m，钢板桩处于安全稳定的状态，因此钢板桩施工完成后，先采用潜水泵直接将双排钢板桩内的水抽干，随后采用高压水枪冲刷遗留的淤泥，再用泥浆泵抽排至泥浆船上外运至指定地点处理。

（6）土方回填

在以上施工步骤结束后在钢板桩围堰内两侧的钢板桩上挂设一层防渗土工布，然后便可开始对拉螺杆的安装，在设计标高3.22m处安装对拉螺杆，纵向间距每隔1m安装一根，对拉螺杆的外侧固定处设有双排40C槽钢。安装完毕后即可进行填充粘土，在填筑时应及时抽除积水。在填筑层高度达到3.85m后，其表面浇筑30cm厚的c30混凝土层。

双排钢板桩围堰施工完成后，再采用袋土围堰将缺口封闭，行成整体后抽排围堰内的积水，清除淤泥，整平地面后进行后续施工。

三、基坑土体加固

承台基坑内采用三轴搅拌桩进行坑底裙边加固。施工场地内需清理干净地上、地下障碍物，平整压实地面，确保承载力满足桩基作业要求。测量员提前放样出桩位位置，做好标记。搅拌桩机平稳就位后，用吊锤检查调整钻杆与地面垂直角度，确保垂直度偏差不大于1%。在桩机架上画出以米为单位的长度标记，以便钻杆入土时观察、记录钻杆的钻进深度，确保搅拌桩长不少于设计桩长。按成桩工艺试验确定配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入储浆桶中，制备好的水泥浆滞留时间不得超过2小时。

由于三轴搅拌桩是对基坑底部进行加固，所以施工时需先空钻至基坑底部标高即-2.851处，再启动喷浆机进行施工。

钻至底部标高，启动喷浆机后，放松卷扬机钢丝绳，使浆喷桩机沿导向架自上而下浆喷切土下沉，开启灰浆泵同时喷浆，边喷浆边旋转，使水泥浆和原地基土充分拌合，直到下沉钻进至搅拌桩桩底标高，并原位喷浆30S以上。

启动浆喷机电动机，放松起重机或卷扬机钢丝绳，使浆喷桩机沿导向架自上而下浆喷切土下沉，开启灰浆泵同时喷浆，边喷浆边旋转，使水泥浆和原地基土充分拌合，直到下沉钻进至搅拌桩桩底标高，并原位喷浆30S以上。

喷浆机提升到设计桩顶标高时，为使软土和水泥浆浆喷均与，再次将浆喷机边旋转边沉入土中，到设计加固深度后在将浆喷机提升出地面。

将搅拌钻头提出地面，停止主电机、空压机，填写施工记录表，桩机移位并校正桩机垂直度后进行下一根桩施工

四、基坑围护施工

基坑周边围护，采用12m单排V型拉森钢板桩作为围护结构，冠梁和支撑采用混凝土结构，为确保钢板桩与围檩和支撑的结合的安全性和稳定性，在支撑两侧增加斜撑，中间位置设置支撑柱，支撑柱底部立于桩基础上，并采用钢筋与桩基础钢筋焊接牢固，承台砼第一次浇筑时支撑柱下部3米不回收。牛腿设置要求：在钢板桩上按照设计标高焊接牛腿，围檩安装于牛腿上，水平支撑、脚撑与围檩之间应满焊，确保节点牢固，保证传力的可靠性。

基坑外围采用旋喷桩进行加固，以使承载力能够满足施工的需要。距基坑顶板50cm处，设置一道混凝土围檩和支撑，施工前先在基坑临河一侧做好围堰，然后在防汛墙的外侧打一排拉森钢板桩，基坑开挖至防汛墙底标高时，拆除防汛墙后进行围檩支撑和后续支撑体系的完善。

五、基坑排水降水措施

基坑开挖前应做好基坑外四周的排水工作，基坑外侧排水采用自然排水。基坑内采用潜水泵并结合集水井进行降水，抽水设备应根据排水量及基坑深度确定，基坑内设置6座集水井，排水沟沿钢板桩布置。基坑降水应综合考虑钢板桩闭合后坑内积水、钢板桩渗漏、河床水位情况，并控制水位降水速度；在基坑内应设集水井及排水沟，排水沟设置于钢板桩边缘，集水井底面应比沟底面低0.4m 以上。

六、基坑开挖

基坑开挖时应考虑基坑内支撑的安装，为防止开挖过程中钢板桩单侧受压过大而导致的钢板桩位移，故将基坑开挖分为三步进行。

基坑开挖时，应先自上而下开挖至一层承台底标高0.347m处，即北岸基坑开挖3.273m南岸承台基坑开挖3.233m，然后依次进行围檩、角撑、横撑及斜撑的安装。基坑顶部支撑安装完成后，此时基坑开挖应从中间向两侧进行，先开挖支撑柱范围内的基坑，随后进行放坡处理，坡度为1：1，最后在安装支撑柱。完成所有支撑后，再挖除基坑内多余土方，此时开挖时应注意基坑内排水沟及集水井的设置。

八、结语

临水基坑最大开挖尺寸31m×43m，开挖深度6.5m，周边采用12m单排V拉森钢板桩围护，外围旋喷桩加固，坑底三轴搅拌站裙边加固，施工中渗水量极少，施工过程中未出现涌水、坑底隆起、基坑变形等施工病害，并顺利完成了基坑施工和主体施工任务。也证明了在基坑深度6.5m情况下，使用拉森桩与混凝土冠梁和混凝土支撑相结合，既节省工期节约费用又安全可靠，为类似基坑提供了一定的借鉴和参考。

参考文献

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[3] 李迎九．钢板桩围堰施工技术[J]．桥梁建设，2011（2）：76-79．