張志強(qiáng)

（中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司，山西太原454100）

鋼板樁在鐵路橋梁深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

張志強(qiáng)

（中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司，山西太原454100）

結(jié)合蒙華鐵路龍門村跨黃韓侯鐵路特大橋承臺(tái)鋼板樁的實(shí)際施工情況，闡述了坑基支護(hù)的設(shè)計(jì)計(jì)算、施工順序和施工監(jiān)測與施工控制，說明只有科學(xué)合理地使用鋼板樁，才能夠最大程度地維護(hù)鐵路安全，為高效便捷的鐵路運(yùn)輸打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

鋼板樁；鐵路橋梁；深基坑；應(yīng)用

引言

鋼板樁在現(xiàn)代工程的應(yīng)用還是較為常見的，相比于其他材料，具有防水效果顯著、密封性良好的特點(diǎn)，除此之外還能夠在一定程度上加快施工進(jìn)度，更重要的是鋼板樁是一種能夠進(jìn)行重復(fù)施工的材料，也是具有優(yōu)質(zhì)支護(hù)效果的材料。鋼板樁是板式支護(hù)結(jié)構(gòu)的一種，其工作原理是通過鎖口或者鉗口相互咬合來形成連續(xù)的鋼板樁墻。鋼板樁墻與打入地下的支護(hù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，抵抗周圍的土層壓力，確保地下工程能夠安全順利進(jìn)行。在實(shí)際施工過程中，土地松軟是經(jīng)常遇見的現(xiàn)象，對(duì)土層的挖掘不合理就會(huì)影響深坑基對(duì)鋼板樁的固定作用，因此，在施工過程中要根據(jù)實(shí)際情況制定合理的挖掘方案，科學(xué)、合理的施工是保障工程質(zhì)量的基礎(chǔ)。

1 坑基支護(hù)的設(shè)計(jì)計(jì)算

在鐵路橋梁的施工中，最常用的鋼板樁設(shè)計(jì)有三種：無支撐和無拉桿的鋼板樁設(shè)計(jì)、帶有單層支撐的鋼板樁設(shè)計(jì)以及工作性能最好且應(yīng)用最多的帶有多層支撐的鋼板樁設(shè)計(jì)。在具體的計(jì)算中一般選用1 m寬的鋼板，而且忽略土層和鋼板以及鋼板之間的摩擦力，但是要把計(jì)算結(jié)果向上圓整，保持足夠的安全深度。鋼板樁質(zhì)量滿足《熱軋U型鋼板樁》（DB42/T1035—2015）的規(guī)定和要求，圍檁材料質(zhì)量滿足相關(guān)規(guī)范要求。除此之外還要把坑基內(nèi)水壓力對(duì)鋼板樁所造成的負(fù)荷考慮在內(nèi)，計(jì)算出準(zhǔn)確的最小的入土深度。帶有多層支撐結(jié)構(gòu)的鋼板樁設(shè)計(jì)其實(shí)是將其視為多跨連續(xù)梁來應(yīng)用的，集中鋼板樁側(cè)面負(fù)荷于鋼板樁的受力面，這樣做的目的是檢查和計(jì)算鋼板樁支撐強(qiáng)度能否滿足要求。根據(jù)計(jì)算結(jié)果和土層的實(shí)際情況確定鋼板樁進(jìn)入坑基的深度，一般情況下都會(huì)大于1 m，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，為了實(shí)現(xiàn)更好的支護(hù)功能，通常會(huì)使鋼板樁上面寬度最大，然后向下逐漸呈遞減趨勢。

由于在施工中使用相同截面的鋼板樁較為方便，因此需要根據(jù)坑基底面以上各跨度進(jìn)行等彎矩布置的方式，科學(xué)地確定各層鋼板樁之間的距離，并且出于支撐安全層面的考慮應(yīng)該使各層鋼板樁的支撐力相等。在施工過程中，檢算工作是必不可少的，檢算時(shí)必須綜合考慮土層的質(zhì)量、基坑的開挖情況以及降水完成后等關(guān)鍵因素，而且還要計(jì)算在整個(gè)施工期間以及施工結(jié)束后拆除支撐后的受力情況和安全狀態(tài)。

2 施工順序

即使是鐵路橋梁的鋼板樁施工也存在不同的情況，本文中施工順序的介紹是以橋墩承臺(tái)基坑開挖并且是設(shè)有三層支撐的鋼板樁為例進(jìn)行說明的。施工工藝的具體流程為：放置樣本進(jìn)行定位，然后使用機(jī)械設(shè)備把鋼板樁打入地下，再把固定的鋼板樁逐層安裝用于支撐作用的圍檁，下一步就需要開挖坑基、澆筑坑基底板的墊層，等到底板干燥以后就需要把用于支撐的圍檁撤掉，進(jìn)行承臺(tái)的施工，拆除中間的圍檁支撐之后把墩身進(jìn)行澆筑，并對(duì)基坑進(jìn)行回填，再拆除最上層的圍檁支撐，最后再使用設(shè)備拔出鋼板樁，就完成了整個(gè)施工過程。

2.1 鋼板樁的施工

1）鋼板樁插打方法分為三種：逐塊（組）插打；先插合攏后再打；開始的一部分逐塊插打，后一部分則先插合攏再打。2）插打前，清除鎖口內(nèi)的雜物，涂以黃油、粘土、干鋸末等混合物，以減少插打時(shí)的阻力，并增強(qiáng)防滲能力。組拼樁時(shí)應(yīng)用油灰和棉絮捻塞拼接縫。在各式各樣的鋼板樁施工一般會(huì)選擇防水閉合性能較好的屏風(fēng)式打樁法，具體的方法為先把多根鋼板樁按照樣本定位插入土層中一定的深度，這是對(duì)鋼板樁進(jìn)行簡單的固定，然后用樁機(jī)反復(fù)地對(duì)每個(gè)鋼板樁進(jìn)行錘擊，一開始是把一到兩根的鋼板樁打入土層到計(jì)算的深度，然后再把中間的鋼板樁順次打入，這樣做的目的是防止個(gè)別鋼板樁出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)或者是傾斜的問題，需要注意的是要把圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成閉合環(huán)。準(zhǔn)確地利用樣本進(jìn)行定位工作，這對(duì)后期的施工具有一定的指導(dǎo)作用，利用安裝的圍檁對(duì)鋼板樁進(jìn)行導(dǎo)向。這不但要求在施工中要精確操作，還對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量提出了嚴(yán)格的要求。不論任何階段出現(xiàn)問題，必然會(huì)對(duì)后續(xù)的工程進(jìn)度和總工程的質(zhì)量造成影響。做好這些工作的同時(shí)，還要確保鋼板樁的完整和平順，以及時(shí)時(shí)檢算圍檁的密封狀態(tài)，具體的操作為使用人力或者是卷揚(yáng)機(jī)拖動(dòng)一段同型號(hào)的較短的鋼板樁，對(duì)與其連接的鋼板樁的鎖口進(jìn)行檢查，根據(jù)鋼板樁出現(xiàn)的不同狀況及時(shí)進(jìn)行處理和整修。

2.2 圍檁的支撐施工

開挖坑基需要先對(duì)土層進(jìn)行支撐，避免出現(xiàn)坍塌的意外狀況。施工人員應(yīng)該經(jīng)過計(jì)算，測算出合理的支撐位置，并設(shè)置好上部的圍檁做好安全保護(hù)工作。施工過程中，決不能使鋼板樁與圍檁出現(xiàn)空隙，如果不慎出現(xiàn)空隙，必須使用混凝土充分填實(shí)，確保每一根鋼板樁與圍檁互為依靠、互為支撐，這樣才能受力均勻，組合結(jié)構(gòu)的支撐能力才能最優(yōu)化，而且這是前期計(jì)算的基礎(chǔ)。在坑基底層鋪設(shè)混凝土墊層要根據(jù)計(jì)算結(jié)果，鋪設(shè)強(qiáng)度、厚度都達(dá)到要求的混凝土，等到檢驗(yàn)合格之后，再拆除第三道圍檁進(jìn)行承臺(tái)混凝土的施工。承臺(tái)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到要求之后，才能夠拆除模板，用黏土充分填實(shí)承臺(tái)與鋼板樁之間的空隙，而且需用機(jī)械設(shè)備對(duì)填土進(jìn)行不斷地夯實(shí)，直到填土高度達(dá)到承臺(tái)頂標(biāo)的高處才能夠拆除第二道圍檁支撐。最后一步就是進(jìn)行墩身的施工，墩身施工要求跟承臺(tái)相同，施工完成之后的基坑回填土也需要進(jìn)行夯實(shí)，在拆除第一道圍檁支撐之后才能夠拔除鋼板樁，完成整個(gè)工程的施工。

3 施工監(jiān)測與施工控制

3.1 施工監(jiān)測

不管從事什么行業(yè)的工作，安全總是放在第一位的。進(jìn)行鋼板樁的施工，要時(shí)刻觀測記錄鋼板樁的位置變化，這既是為了保障工程安全，也是出于對(duì)施工效率的考慮。一般情況下，進(jìn)行鋼板樁監(jiān)測要選擇具有代表性位置的控制點(diǎn)，表現(xiàn)為穩(wěn)定且相對(duì)較遠(yuǎn)，主要觀測的內(nèi)容是支護(hù)結(jié)構(gòu)的豎直和水平方向的位移。除此之外，還要注意周圍建筑物的相關(guān)變化情況。要將監(jiān)測結(jié)果與坑基開挖之間的檢測結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，為了使測算結(jié)果更有說明性，一天至少進(jìn)行兩次測算，而且假設(shè)兩次測算結(jié)果存在較大的差距就需要再多進(jìn)行幾次測算，確認(rèn)是否存在危險(xiǎn)狀況。假設(shè)出現(xiàn)惡劣天氣，例如暴雨、颶風(fēng)等，就必須保持連續(xù)監(jiān)測，絕對(duì)不能應(yīng)付了事，因?yàn)檫@對(duì)于評(píng)價(jià)支撐結(jié)構(gòu)具有重要意義。

3.2 施工控制

現(xiàn)行的國標(biāo)鋼板樁設(shè)計(jì)要求對(duì)拉森樁支護(hù)的設(shè)置、垂直度、標(biāo)高出現(xiàn)位移和偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象要求極為嚴(yán)格，水平軸線和垂直軸線方向最好不要超過50 mm，而且垂直度的偏差不能超過1°。一般采用油壓千斤頂頂壓或者是火烘的辦法對(duì)產(chǎn)生彎曲變形的鋼板樁進(jìn)行處理，處理好之后，做好圍檁支架用來保障鋼板樁能夠垂直地打入土層，假設(shè)想要防止鋼板樁出現(xiàn)位移，可以在打樁進(jìn)行的方向上的鎖口處設(shè)置一塊卡板。如果因?yàn)殇摪鍢顿|(zhì)量問題或者是操作問題出現(xiàn)鋼板樁打入時(shí)傾斜的意外，這會(huì)對(duì)后面的封閉工作有一定的影響，不過也可以通過異形板樁或者是軸線封閉法來進(jìn)行矯正。

基坑周圍要設(shè)置安全圍欄、安全標(biāo)語和安全警示標(biāo)志，上下基坑要設(shè)置安全爬梯，夜間施工還要設(shè)置足夠的照明設(shè)備。施工機(jī)械設(shè)備使用前要進(jìn)行強(qiáng)制性地安全檢查，加強(qiáng)保養(yǎng)，使其保持良好的工作狀態(tài)及具備完好的安全裝置。機(jī)械設(shè)備要按照規(guī)定周期進(jìn)行檢修和例行保養(yǎng)。所有機(jī)械設(shè)備的操作人員都要經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)，持證上崗，并嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，嚴(yán)禁違章作業(yè)。

4 結(jié)語

鋼板樁支護(hù)體系在鐵路建筑中的應(yīng)用是十分廣泛的，它具有實(shí)用性強(qiáng)、支撐效果好等特點(diǎn)，而且還會(huì)節(jié)省一定的人力物力和施工空間。在施工中，要做到操作規(guī)范，減少對(duì)鋼板樁的破壞，尤其是要注意打入和拔出的專業(yè)操作，充分發(fā)揮其循環(huán)使用的價(jià)值。在松軟土層進(jìn)行施工時(shí)，要進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算，做好支撐工作，做好施工監(jiān)控工作，嚴(yán)防出現(xiàn)不必要的危害。

（編輯：王紅霖）

Application of the Steel Sheet Pilein Deep Excavation of Railway Bridge

Zhang Zhqiang
（No.3 Construction of Railway No.12of China Railway，Taiyuan Shanxi454100）

Combining the actual situation of the steel sheet pile cofferdam construction of the large bridge，this paper expounds the base pit supporting the design calculation，construction sequence and construction monitoring and control，only scientific and rational use of steel sheet pile，to maximize the maintenance of railway safety to lay a solid foundation for efficient and convenient railway transportation.

steel sheet pile；railway bridge；deep excavation；application

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.14.25

U445.551

A

2095-0748（2016）14-0055-02

2016-05-20

張志強(qiáng)（1985—），男，山西翼城人，大專文化，畢業(yè)與山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程監(jiān)理專業(yè)，現(xiàn)任中鐵十二局蒙華鐵路11標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部一工區(qū)工區(qū)副總。