承台钢板桩支护及钢板桩兼作承台模板施工方案

承台钢板桩支护及钢板桩兼作承台模板施工方案

高秀美

（南通路桥工程有限公司江苏南通226000）

【摘要】介绍盐城204国道高架工程承台钢板桩支护及钢板桩兼作承台模板施工方案、工艺流程、监控监测方案以及方案的优缺点，供相关技术人员参考。

【关键词】盐城市快速路网二期工程204国道高架；承台；钢板桩；模板

【中图分类号】TU753.3【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）14-0080-04

1.工程概况

盐城市快速路网二期工程204国道高架段G标为在现状G204国道两侧侧分隔带内新建分离式高架快速路，路线总体呈南北走向。左右两幅高架快速路起点顺接青年路西延工程X1标设计终点，平行于现状G204线位向南，跨越规划的鹤祥路、东进路和鹿鸣路后，左幅高架在现状G204辅道落地顺接现状老路，右幅高架于现状G204西侧老路边线外新建道路后接世纪大道平交口。左幅路线全长2.052公里，右幅路线全长2.307公里。G标段高架桥共有承台129座，分为四种结构形式：①5.2m*5.2m*厚2.0m的正方形承台（计107座）；②12.75m*3.65m*厚1.5m矩形桥台承台（计2座）；③5.2m*2.2m*厚2.0m矩形双柱式盖梁承台（计16座）；④8.2m*5.2m*厚2.3m的矩形承台（计4座）。

2.方案介绍及优缺点

本工程桥梁承台基坑开挖深度在3.0m~4.0m之间，一般为3.5m，最大开挖深度为5.53m。。依据盐城市快速路网二期工程204国道高架段G标招标文件，同时结合施工现场的实际情况，承台基坑全部采用拉森钢板桩支护并将拉森钢板桩兼作承台模板的方案。

本方案的优点：

（1）确保施工中的结构和人身安全。

（2）保证基坑周边建构筑物、地下管线、道路的正常使用及安全。

（3）有利于维持204国道行车交通和施工便道交通，避免因放坡开挖造成的交通和施工作业面不足。

（4）有利于通过科学组织平行流水作业，加快施工进度，确保工期目标的实现。

（5）可减少土方开挖、堆放和运输的工作量，保护周边环境、减少扬尘影响。

（6）可最大限度的减少开挖工作面、避免过大开挖回填的质量隐患对恢复老路的使用品质的影响，同时还可以避免常规施工方案采用开挖回填碾压不到位导致路面不均匀的沉降。

本方案的缺点：

钢板桩投入较大，施工费用高。该方案特别适用于施工面受限的情况。

3.水文、地质、环境条件

本工程现状地面标高在2.2米～4.0米之间，地势平坦低洼、起伏较小、地貌形态简单。

承台开挖深度范围内主要由地表填筑土层（道路路面、路基处理层）、厚度在2米范围内；其下的粉质粘土层、厚度在0.8~3.1米范围内；再下面的粉砂土层组成。本工程段共勘探49点。在承台基坑开挖范围内土的抗剪强度试验指标中：内聚力Cｑ最大为46KPa、最小为8KPa；内摩擦角￠ｑ最大为29.2度、最小为5.1度。其中YR04承台处的内聚力Cｑ为12KPa、内摩擦角￠ｑ为6.3度。地质报告中未见土的渗透系数报告，根据近邻工程地质报告表明：Kv为5.65*10-4（cm/s）。地下水位埋深在1.4~3.4m之间。

4.施工方案和顺序

4.1钢板桩支护方案

（1）承台施工的基坑均采用9米长拉森钢板桩作为基坑支护并兼作承台砼浇筑的模板；对于开挖深度小于4m的基坑采用拉森III钢板桩，对于开挖深度大于4m的基坑采用拉森IV钢板桩，在钢板桩顶部采用H400型钢作围檩并将四周围檩固结后兼作支撑。

（2）采用挖机加人工的出土方式，首先出土至支撑底位置后设立支撑，而后继续出土至坑底上20cm处后用人工清理至基坑底标高。浇筑10cmC15素砼垫层。

4.2利用钢板桩作为承台模板方案

利用拉森钢板桩兼作承台砼浇筑模板，严格控制钢板桩的施工平面位置和垂直度以确保结构尺寸的控制要求，在考虑实际施工质量的保证及便捷情况下，具体的方案如下：

（1）由于钢板桩插打时不能保证绝对垂直度，以及钢板桩轻微变形，因此在承台放样时，承台宽度各向外拓展10cm进行放样，然后安装导向架，钢板桩插打时沿着导向架严格控制钢板桩的垂直度不大于0.3%，采用全站仪进行过程监控。

（2）基坑开挖好后，人工清理钢板上的土，为了起到承台砼与钢板桩隔离作用，在钢板桩内侧承台位置安置12mm厚隔离板，为防止浇筑过程中隔离板变形，施工时，采取在隔离板与钢板桩内侧填中粗砂和垫方木等加固措施。

（3）承台施工完成，待墩柱浇筑完成拆模后回填土至原地面，再拔除钢板桩。如果对承台上面有结构层要求，侧先拔除钢板桩，再按设计要求进行处理。

（4）钢板桩拆除时先拆除一个角上的角桩，然后依次拆除。

4.3施工顺序

6.1.2钢板桩的选择

本工程采用拉森钢板桩，须先根据本工程四种不同平面尺寸的承台要求并考虑隔离层、保护层允许误差的要求，确定每种（个）承台的钢板桩用量和角钢钢板桩的型式。

6.1.3测量放样

根据设计计算出承台边加10cm的四角坐标，用全站仪放出四角点位后划出钢板桩位置线。

6.1.4在钢板桩位置处打线，然后用切割机沿线切割后破除老路面。

6.1.5设立钢板桩导向架

为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精度，防止钢板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，设置一定刚度的、坚固的导向架。

导向架采用单层双面形式，由导梁和围檩桩等组成，围檩桩的间距一般为2.5~3.5米，双面围檩之间的间距不宜过大，从保护层厚度的角度考虑略比板桩墙厚度大8~10mm。

安装导向架时应注意以下几点：

采用全站仪和水平仪控制和调整导梁的位置。

导梁的高度要适宜，要有利于控制钢板桩的施工高度和提高施工工效。

导梁不能随着钢板桩的打设而产生下沉和变形。

导梁的位置应准确，并不能与钢板桩碰撞。

6.1.6钢板桩的施工

（1）钢板桩的检验

材质检验：主要是抽检钢板桩的强度和刚度，以保证结构支护的安全。

外观检验：包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端头矩形比、平直度和锁口形状等项内容。

（2）钢板桩吊运

装卸钢板桩须采用两点吊。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，注意保护锁口免受损伤。吊运方式有成捆起吊和单根起吊。成捆起吊通常采用钢索捆扎，而单根吊运须采用专用吊具。

（3）钢板桩堆放：钢板桩堆放的地点，要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固的场地上，并便于运往打桩施工现场。堆放时应注意：

①堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便；

②钢板桩应分层堆放，每层堆放数量一般不超过5根，各层间要垫枕木，垫木间距一般为3~4米，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过2米（应为5层以下）。

（4）钢板桩施打

本工程钢板桩采用挖机配振动锤施打，施打前须摸清地下管线、地下构筑物的情况，避免损坏。

打桩前，对钢板桩逐根检查，剔除连接锁口锈蚀、变形严重的钢板桩，不合格者待修整后方可使用。

打桩前，在板桩的锁口内涂油脂，以方便打入及拔出。

在插打过程中随时测量监控每根桩的斜度不超过0.3%，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。

支护结构的拆除必须遵循加强角钢围檩牛腿的顺序

6.4承台施工

6.4.1凿除桩头、桩基检测

承台基坑开挖到位后及时组织人员与设备进行桩头破除，采用空压机凿除桩头混凝土。施工过程中，注意控制基桩桩顶高程高出承台底面10cm；在桩头即将凿到位时，减小破桩力度，避免大块混凝土的脱落，以防止破坏保护层和桩身。

桩头凿除到位后，将桩顶疏松混凝土全部凿除，表面清理干净；如桩顶标高低于设计标高时，须用同等级混凝土接至设计标高。

按设计要求对桩身质量进行检测，进行桩位放样，测量桩位偏移量，合格之后方可进行下道工序施工。

6.4.2混凝土垫层

承台垫层采用10cm厚C15混凝土浇筑，垫层每边宽出承台10cm。施工前进行放样，确定垫层平面位置和标高，防止超过承台底标高进入承台内部。

基坑底整平夯实后，浇筑10cm厚C15混凝土垫层，振捣密实，控制好垫层顶标高和平整度。

6.4.3承台模板

承台基坑土方开挖好以后，人工清理钢板桩上的土，根据承台的尺寸采用12cm竹胶板预先放在基坑的四周。竹胶板外侧采用木条将拼缝固定牢固，使单侧承台的模板形成整体。

6.4.4承台钢筋

承台垫层混凝土达到设计强度的70%后，即可进行承台钢筋绑扎。清扫垫层表面，在垫层上测量放出承台四个角点，恢复承台边线；将桩头钢筋除锈，调理顺直并弯至设计角度，保证桩头钢筋位置准确。

承台钢筋在加工场集中制作，运至施工现场后按照设计图纸及有关规范要求进行绑扎。钢筋施工顺序为：承台底层钢筋→承台架立钢筋→承台侧面钢筋→承台顶层钢筋→墩身预埋钢筋。

6.4.5模板调整加固

钢筋安装到位，在承台立面钢筋外侧绑扎保护层垫块，垫块数量按每平米不少于5块设置，然后将将钢筋四周的竹胶板移动贴至钢筋保护层垫块上。在竹胶板外侧回填中粗砂到承台2/3处，即1.2m位置。在上部采用100*50mm方木进行加固，保证承台的几何尺寸和钢筋保护层垫块衬垫牢固。

6.4.6砼浇筑

砼由拌和站集中拌制，严格控制好配合比，根据砂石含水量进行配合比调整，温度低时坍落度取下值、温度高时坍落度取上值。

混凝土由搅拌运输车运输至现场，混凝土泵车布料，分层浇筑，厚度不超过30cm。采用插入式振动器振捣，振捣器插入下层混凝土内5～10cm，保证上下层混凝土的良好结合。混凝土振捣密实的标志是混凝土停止下沉、不冒气泡、泛浆、表面平坦。

混凝土浇筑完后，对承台混凝土顶面进行修整、抹平，待收浆后再抹第二遍并压光处理；与墩柱结合部位凿毛处理。

6.5钢板桩的拔除

承台砼浇筑后，待墩柱浇筑完成拆模后，进行基坑回填，拔除钢板桩。拔除板桩前，明确拔桩的方法、顺序和拔桩后土孔的处理。不可因拔桩的振动影响，以及拔桩带土过多引起地面、临近原有建筑物、构筑物或底下管线的沉降和位移。

6.5.1拔桩过程中的有关处理

钢板桩在打拔过程中对周边土体会产生扰动，根据工程特点、结构关系和后序施工要求，作以下考虑：

（1）承台占用了现有道路的部分路面，为保证承台施工后能恢复原道路使用功能。

（2）原道路仍维持有交通，钢板桩拔除后承台基坑直立的约1.5米高边坡在车辆振动下的稳定性要求。

（3）承台基坑处需恢复的的填土对绿化种植和桥盖梁施工支架稳定性要求。

6.5.2拔桩方法

本工程拔桩采用振动锤拔桩：利用振动锤产生的强迫振动，扰动土质，破坏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。

6.5.3承台基坑处理

（1）承台顶面以下基坑处理

采用中粗砂进行回填，即墩柱砼浇筑完成，墩柱模板、墩柱施工脚手架拆除后，将钢板桩与承台之间的空隙用中粗砂填满。利用钢板桩拔除振动的原理将砂层振捣密实，同时采用注水的方式，保证砂的湿润，以砂表面不积水为准。

除了YR64、YL63桥台，其它承台上面结构厚度均超过了1m，采用中粗砂振密的方式进行处理。YR64基坑深1.67m，YL63基坑深1.99m,台前采用中粗砂回填，台后及侧面采用C15砼进行回填。

（2）承台顶面以上基坑

由于承台以上直立坡高度为1.0～1.5m，外侧有交通通行，行车荷载较大，为了保证边坡稳定及行车安全，根据施工工期及施工需要，钢板桩拔除后，即对承台采用素土进行回填，采用挖机分层整平压实。等盖梁施工完成后，再根据设计图纸对基坑进行反开挖处理。

6.6施工注意事项

（1）土方开挖应根据工程具体要求进行土方开挖，并严格按规定的开挖方案施工；

（2）遵循“先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则；

（3）在土方开挖过程中，基坑边缘外5m内荷载不得大于30Kpa（主要为挖机和土方运输车辆）；基坑边缘外不得堆载；如现场有必须大于限值的施工机械荷载在基坑周围作业，须提前进行地基处理及结构加固。

（4）为防止基坑开挖扰动基坑底部原状土，在坑底标高以上20cm厚的土方应由人工挖除；

（5）开挖过程中必须注意保护围护结构，不得碰撞支撑体系。

（6）做好地表水和基坑内的防水排水措施，确保施工时基坑底面的干燥。

7.监测、监控与保护措施

7.1监测依据

《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009。

7.2监测项目

（1）支护结构的水平和垂直位移；

（2）周边地面道路、周边施工半径范围内的建构筑物和既有地下管线等。

7.3监测方法

以巡视监测和水准测量为主。

7.4报警及处置

科学合理的设立报警值事关工程结构、周边环境的安全。过高不经济、过低不安全。

（1）报警值须在以上规定的基础上结合基坑等级、建构筑物裂缝变形状况、管线单位的专业要求确定。

（2）当出现下列情况时必须立即报警并采取应急措施：

①当监测数据达到报警值。

②基坑支护结构或周边土体的位移出现异常情况或基坑出现渗漏、流砂、管涌、隆起或陷落等。

③基坑支护结构的支撑出现过大变形、压屈、断裂、松驰或拔出的迹象。

④周边建构筑物的结构部分、周边道路出现可能发展的变形裂缝或较严重的突发裂缝。

7.5监测点布置

根据方案设计基坑施工半径范围内的地上构（建）筑物、地下管线、及基坑顶部周边均设置沉降变形监测点位。

本次监测为：基坑顶部周边设置2个点，钢板桩围檩设置2个点（相邻两边上），与基坑侧边最短距离上的建构筑物外墙（立柱）、地下管线顶、道路路面上各设1点。

7.6巡视检查

7.6.1巡视内容

（1）土体有无沉陷、裂缝及滑移；

（2）基坑有无涌土、流砂、管涌；

（3）地下管线有无位移。

7.6.2施工工况

（1）开挖后暴露的土质情况与岩土勘察报告有无差异；

（2）场地地表水状况是否正常，基坑排水设备是否运转正常；

（3）基坑周边地面有无超载。

7.6.3周边环境

（1）周边建筑有无裂缝出现；

（2）周边道路（地面）有无新增裂缝出现；

（3）邻近基坑及建筑物的施工变化情况。

7.6.4监测设施

（1）基准点、监测点完好状况；

（2）监测元件的完好及保护情况；

（3）有无影响观测工作的障碍物。

7.7监测频率

在施工初期对各监测点每天至少监测3次，情况特殊时要加密。基坑稳定后每天监测1次。

7.8应急保护措施

（1）根据本工程周边环境状况确定的施工范围内的地面地下构筑物为保护对象。

（2）基坑开挖过程中对周边构筑物加强观测，若超标准的变形，即停止开挖，并对钢板桩采取加固措施后再行施工。

8.结语

本文介绍了承台钢板桩支护及钢板桩兼作承台模板施工方案，实践证明，该方案安全、快捷，基坑回填质量可控，对周围环境影响小，希望能为类似桥梁施工提供借鉴。

参考文献

[1]《建筑深基坑工程施工安全技术规范》JGJ311-2013.

[2]《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012.

[3]《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011.

[4]《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009.

[5]《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012.

[6]《热轧U型钢板桩》GB/T20933-2007.