钢板桩基坑在顶管顶进受阻时的应用

陈一镇

【摘要】顶管施工线路较长，常因复杂的地质条件而导致顶进受阻，本文通过具体工程案例分析提出顶管顶进受阻时，采用在钢板桩基坑内完成顶管与上部回填管的连接方案。

关键词：顶管；钢板桩基坑；开挖支护。

1、背景介绍

东西线（岭脚至萧镇段）连通工程是宁波市水库群联网联调（西线）工程重要的组成部分，工程建设任务是为宁波市供水，工程等别为Ⅱ等。

东西线连通工程在奉化区萧王庙街道处有一穿S309省道及甬金高速公路顶管段，长180m，采用砼套管方案。在顶进69.5m后受阻，采用更换机头+钢管顶进方案继续施工，在顶进72m时顶管出现1.7°水平偏差，在顶进156m时又受阻，同时钢顶管在134m管节处断裂。此时顶管头部距甬金高速公路边线51m，管节断裂处距高速公路边线30m，经专家讨论已无法继续采用顶管施工，因此需采用明挖的方式将顶管引出并同上部回填钢管连接。

2、处理原则

经与专家、项目业主、施工单位沟通，确定以下处理原则；

1）宜从管节断裂处引出同上部回填管连接；

2）管节断裂处位于高速公路控制区边线，不宜采用大开挖方案；

3）为保证工程进度，设计方案宜简单易施工。

3、基坑方案

根据周边现状和处理原则，在顶管管节断裂处进行基坑开挖，在基坑内设置镇墩和弯管，从而将顶管引出同地上回填管连接。

1）基坑设计

采用钢板桩支护，基坑内设置斜支撑，基坑外侧设一圈高压旋喷桩加固处理，基坑长6.0m，宽5.2m，开挖深度为9.08m。

在钢顶管及其侧边20cm范围内采用4.5m钢板桩，其余部位均采用12m钢板桩；基坑周围土体采用高压旋喷桩进行防渗和加固处理。

图1  基坑支护方案布置图

图2  基坑支护方案纵剖图

施工顺序：施工区域内表土剥离→打钢板桩→基坑周围土体进行防渗和加固处理（高压旋喷桩）→基坑挖至-4.4m，分层开挖，及时安装斜支撑→按图切断原DN2000钢管→钢管安装并回填基坑。

2）基坑验算

基坑土层为多元结构，主要为粉质粘土、淤泥质粘土，Ⅲsis及Ⅳ1层含泥粉细砂，Ⅳ2层砂砾卵石及Ⅴ层含泥砂砾石层。

表1                    基坑土层参数

编号	土层名称	厚度 (m)	重度 (kN/m3)	c(kPa)	φ(°)
①	粉质粘土	4.1	19.3	18.5	15.2
②	淤泥质粘土	0.32	17.6	6	8.5
③	细砂	3.38	19.4	5	26
④	砾砂	10	20	4	30

表2                高压旋喷桩处理后土层参数

深度(m)	厚度(m)	宽度(m)	重度(kN/m3)	c(kPa)	φ(°)
11.74	0.8	7.4	23	250	35

根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012），支护结构失效，土体过大变形对基坑周边环境和主体结构施工安全的影响严重，本基坑安全等级为二级。计算采用同济启明星深基坑支挡结构设计计算软件FRWS8.2。

图3  基坑计算模型

表3                    基坑验算结果统计表

	计算值	允许值
基坑结构变形	8.3mm	36mm	满足规范要求
基坑整体稳定安全系数	1.52	1.3	满足规范要求
坑底隆起安全系数	3.48	1.6	满足规范要求

从上表可知，本基坑支护方案结构整体安全，变形可控，地表最大沉降为7.5mm，距基坑边缘4.29m，基坑周边无建筑物，沉降值对周围环境影响较小。

4、结语

本工程采用在钢板桩基坑方案，提前将受阻顶管内的钢管接出同回填管连接，方案可行，成本可控。

顶管施工线路较长，地质情况复杂多变，当顶管已经穿过主要目标构筑物后受阻，或继续顶进成本变的高昂时，可采用基坑方案，提前完成同回填管连接。

参考文献

[1]中华人民共和国住房与城乡建设部等，建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）[S]，中国建筑工业出版社，2012。

[2]浙江省住房和城乡建设厅等，建筑基坑工程技术规程（DB33/T1096-2014）[S]，浙江工商大学出版社，2014。