中铁十七局集团第三工程有限公司 河北石家庄 050081
摘要：本文结合津秦客专线北营陡河1号特大桥鱼塘区承台基坑施工，论述钢板桩和钢筋混凝土沉井两种基坑围护技术的工艺原理及施工控制要点，并对两种围护方案在本工程施工中进行应用。
关键词：钢板桩；钢筋混凝土沉井；方案；应用
1、工程背景
津秦客专北营陡河1号特大桥129#～209#墩（DK146+329.54～DK148+914.49）位于鱼塘区。鱼塘区承台基础开挖深度在5～9.5m，且四周水源丰富，前期已经筑岛围堰，基坑若采用放坡开挖方式，基坑四周塌方严重，涌水很大，水无法抽尽，施工难度太大。为解决这一技术难题，拟定两种施工方案：钢板桩围护施工和钢筋混凝土沉井施工。
2、地质资料
北营陡河1号特大桥191#～209#墩地层自上而下主要有回填土、淤泥质软土、细砂、粉质粘土、白云灰质岩；129#～190#墩地层自上而下主要有回填土、淤泥质软土、砾石、白云灰质岩。鱼塘区范围内淤泥质软土层厚度较大，位于承台基坑底部，且砂层渗水易形成流砂。
3、方案选择
3.1钢板桩
适用于地基土层软弱和地下水位高且水量丰富的地区，具有重量轻、强度高、施工便捷、可反复使用、新的时候止水效果好、能有效防止流砂现象等特点。钢板桩刚度小、变形大，需要与多道支撑结合。施工简便，但施工有噪声。
3.2钢筋混凝土沉井
适用于各种复杂地形、地质和场地狭窄条件下施工，对临近建筑物影响很小。可在地下水丰富、土的渗透系数大，难以将地下水排干，地下有流砂情况下施工。沉井结构截面尺寸和刚度大，承载力高，抗渗及耐久性好。
3.3施工方案选择
根据现场地质情况，191#～209#墩地质多为砂砾土和黏土，便于钢板桩施工。129#～190#墩地质中存在砾石，不利于钢板桩施工，可采用钢筋混凝土沉井方案。具体施工情况为：133#、138#～141#、153#、191#～209#墩基坑共计25处采用钢板桩围护结构；剩余51处基坑采用钢筋混凝土沉井围护结构。
3.4经济效果评价
对于地下水位高的地质而言，采用简易的槽钢钢板桩很难满足排水要求，需采用防水性能良好的热轧锁扣拉森钢板桩施工。拉森钢板桩可在当地租赁，以10根桩基承台为例，承台长宽尺寸为10.4×7.1m，钢板桩围护详见图1，钢板桩深12m计算，单个承台基坑需钢板桩及型钢合计重量109.152t。钢板桩施打、拔除（含承台施工7d）理论上需12d，考虑天气因素及特殊地质环境影响按15d计算。市场上拉森钢板桩租赁费用为8元/t*d，钢板桩施打、拔除采用分包模式，工机费用按1200元/t计算，单个承台钢板桩围护费用合计14.41万元。25处承台基坑施工工期累计25×15=375d，根据承台施工总工期75d计算，需配置375÷75=5套钢板桩围护材料，合计重量545.76t。材料租赁费合计75d×545.76t×8元/t*d =32.746万元、工机费用合计109.152t×1200元/t×25处=327.456万元，钢板桩方案总造价为360.2万元。
沉井尺寸按承台外侧每边加宽60cm设计，以10根桩基承台为例，承台长宽尺寸为10.4×7.1m。沉井尺寸详见图2（单位m）。
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图1 钢板桩平面尺寸图 图2 沉井平面尺寸图
承台沉井井身混凝土标号为C30，单个承台沉井平均深度按6m计算，混凝土方量为152.8方，封底混凝土采用C20水下混凝土，方量为10方，钢筋用量10.063t。单个承台沉井浇筑成型、开挖下沉及排水封底，费用合计18.76万元。51处承台沉井总造价合计956.76万。
应用两种方案工程造价情况见表1。
表1 两种方案工程造价表
经实践证明，钢板桩施工方法简单，材料周转利用率高，材料采用租赁、施工采用分包模式，投入成本低，利于项目节约成本，在地质条件满足情况下，多采用钢板桩围护结构；钢筋混凝土沉井基础，填补了钢板桩不能施工的空缺，适用于各种复杂地质，沉井到位后，井壁可充当承台模板，提高了工作效率，加快了施工进度。
4、方案实施
4.1钢板桩施工
4.1.1支护结构材料选型
本工程采用拉森Ⅳ型钢板桩，其截面规格和相关参数为：单根长度L=12m，宽度b=400mm，高度h=170mm，腹板厚度t=15.5mm，单位长度质量g=76.1kg/m。
内支撑体系由HW350×350型钢组成，支撑杆型钢长细比λ=79.2，稳定系数经查表为Φ=0.688，型钢有关参数：截面积A=17390mm3，截面模量=77600 mm3，允许应力[σ]=200MPa。
4.1.2施工工艺流程
场地平整→测量放样→定桩位→施打钢板桩→基坑开挖→围檩→角撑→支撑安装→降水泵安装→分层开挖至基槽底→承台施工→回填土→拔除钢板桩。
4.1.3施工控制要点
钢板桩采用50t履带吊及DZ90型液压振动锤配合沉桩，采用单独打入法，转角处使用特制的角桩。施工设备见图3、钢板桩围堰开挖及效果见图4、图5。
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图3 履带吊和振动锤 图4 钢板桩围护基坑开挖图
施工中应注意：
（1）振桩前，检查钢板桩上端是否被振动锤桩夹夹紧，确保钢板桩和振动锤重心在同一直线上。
（2）钢板桩垂直就位、钢板桩锁口插入相邻桩锁口内（锁口效果见图6），检查钢板桩位置正确、垂直后，再振动下沉。钢板桩下沉过程中，注意检测桩的垂直度，发现偏差及时纠正。
（3）单桩逐根连续施打，使桩顶与现有地面基本平齐，如此重复操作。注意施打完成的桩顶高程不宜相差太大。
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图5 钢板桩围堰效果图 图6 钢板桩锁扣效果图
（4）为确保钢板桩位置准确，第一片钢板桩是插打的关键。施工时，在互相垂直的两个方向利用全站仪观测，确保钢板桩插正、插直，以第一根钢板桩为基准，向两边对称插打。
（5）为加强钢板桩墙的整体刚度，沿钢板桩墙全长设置内围檩，围檩用HW350×350型钢组成，设置在桩顶以下1.5m处。在钢板桩墙四个转
图7 沉井混凝土浇筑 图8 沉井成型效果
角采用HW350×350型钢作为斜撑，并与内围檩焊接牢固。
（6）拔桩时，先用打桩机夹住钢板桩头部，振动10～20s使钢板桩周围的土松动，产生液化，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢地往上振拔。
（7）对拔桩后留下的桩孔，及时回填中粗砂处理。
4.2钢筋混凝土沉井施工
目前钢筋混凝土沉井施工工艺十分成熟，施工时严格按照既定施工方案施工即可，本文不再赘述，施工过程见图7、图8。
5、结语
两种施工方案在本工程中有很好的应用。钢板桩基坑围护：钢板桩为成品制作，可重复使用，施工成本低，且施工周期短、施工进度快、可多次重复使用，利于项目节约成本，可根据工程地质情况多采用此种施工工艺；钢筋混凝土沉井基坑围护：满足各种复杂地质情况，单个沉井造价较钢板桩围护略高，且施工工期长、工序复杂，混凝土养护时间长，尽量少采用此种施工工艺以降低工程成本。
对于两种方案的应用，要结合项目的实际情况选择，既满足工期要求，又要考虑成本因素，因此，找到实现项目经济效益最大化的两种方案的契合点，是项目初期方案选择要做的工作。希望本文能为今后类似工程提供参考。
参考文献：
[1]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）
[2]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）
[3]夏明耀.曾进伦.《地下工程设计施工手册》.中国建筑工业出版社，2014.11
[4]《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB 10093-2017）