钢板桩工作井在软弱土层顶管工程中的应用

摘要：文章依托深圳市政管网工程，介绍钢板桩工作井在软弱土层顶管工程中的应用，并提出了相关设计、施工要点。通过工程实施效果，表明钢板桩工作井在软弱土层、短距离顶管、工期紧张的情况下是可行的，为类似工程提供参考。

关键词：钢板桩井；软弱土层；顶管

本工程为深圳市机场周边某市政排水管道，管道管径DN1200，管底埋深约6.0m，位于淤泥质土层或砂性土。管道下穿机场重要通信管线，下穿机场周边重要交通道路，若采用明挖法施工将对机场管线存在较大风险，可能造成安全隐患，并对交通产生很大影响。同时，由于项目的特殊形势，施工工期需要严格控制，需在半个月内将管道打通，以实现水环境治理的工程目标。管道下穿管线及市政道路的长度约为50m，距离较短。综合项目情况，采用顶管工程施工。顶管法一般采用钢筋混凝土沉井或逆作井，但工期较长，难以满足本工程工期需要。本工程为软土地区，因此考虑采用钢板桩工作井。

据区域地质资料和勘察成果，场地内出露地层自新到老分别为第四系人工堆积层（Q4ml）、第四系新近冲洪沉积层（Q4al+pl）、第四系全新统海陆交互海沉积层（Q4mc）、第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）、第四系中更新统残积层（Q2el）、花岗岩。

（1）杂填土①1，场地内部分钻孔有揭露，分布随机。杂色，结构松散～中密，稍湿～湿。揭露层厚0.60～6.50m，平均3.50m。

（2）淤泥质土③1，场区分布较广，局部钻孔揭露，分布不连续。深灰、灰黑色，饱和，软塑～流塑状，欠固结。钻孔揭露层厚0.60～9.00m，平均3.21m。

（3）中粗砂③4，土黄色，夹泥质和角砾，成层性较好，松散～中密状，湿。揭露层厚0.5～9.10m，平均3.80m。

（4）残积土⑧，场地内连续分布。棕红、褐红、褐黄、浅灰色，可塑～坚硬状，干强度中等，韧性较低，切面稍有光泽，无摇震反应。由花岗岩风化残积而成，层位较稳定。揭露层厚0.6～13.60m，平均4.78m。

根据顶管工艺需要，工作井尺寸为5.0m×5.0m，深度6.0m，采用钢板桩支护，桩长12m。设置两道矩形闭合支撑，顶管到达和始发洞口处的钢板桩截断开洞，洞口处采用型钢加固，洞口上方土体采取注浆加固措施。井底设置300mm厚C20素混凝土底板，后背墙尺寸2.0m×1.5m（长×高），厚度400mm。后背墙钢筋锚入底板，与底板整体连接，将部分顶管反力传递给底板进行扩散。

为加强后背土体承载力，采用高压旋喷桩对钢板桩后背土体进行加固。道路面层破除后，钢板桩与面层切断面之间存在空隙，为有效传递钢板桩反力，并加强钢板桩工作井的整体性，采用C20素混凝土填充间隙。

围护桩外侧土体被动土压力验算：

（1）顶管摩擦力。根据附近区域顶管经验，平均摩阻力约为4.0kPa，顶进距离50m；人工顶管不计迎面阻力；顶管摩擦力F0=3.14×1.44×50×4.0+0=904.32kN。

（2）被动土压力。杂填土层每延米被动土压力合力Ep1=360.2kN/m，淤泥土层每延米被动土压力合力Ep2=218.8kN/m，不计嵌固段砂层被动土压力。被动土压力合力Ep=2.0×（Ep1+Ep2）=1158.0kN＞F0=904.32kN，满足要求。

顶进距离50m，管径DN1200，顶管所在范围存在难以准确探测的管线。为避免机械顶管对管线造成破损及影响，采用人工顶管实施。

顶管土层为淤泥质土，人工顶管具有一定风险性，施工时采取了相应措施确保安全。采用网格式或挡板式工具头，自上而下分层挖土，先顶后挖，严控超挖。采用纠偏油缸进行纠偏，将工具头与前面3～5节管体联成一体。施工时，保持管道内部有效的通风条件，通风量不小于每人1m3/min，并在管道内部设置有毒有害气体检测报警设备，管道内部设置良好的照明条件。同时，加强基坑、顶管及地面沉降监测。

采用钢板桩顶管工作井，实现了工程目标，符合工期要求，并降低了工程投资，具有较好的应用效果。

通过采取相应的加强、加固措施，钢板桩工作井在软弱地层、短距离顶管工程中是可行的，并且具有较好的应用效果，可供类似工程参考。

原文始发于微信公众号（拉森钢板桩）：钢板桩工作井在软弱土层顶管工程中的应用