兗州市西北護(hù)城河為兗州北城區(qū)主要的雨水、污水排放通道，95年以來(lái)河道一直未進(jìn)行治理，河內(nèi)污水橫流、垃圾遍布，腥臭無(wú)比，個(gè)別部位河床淤泥堆積較厚距河岸高差不到1.5米，嚴(yán)重影響汛期瀉洪需要。2005年市委、市府英明決策實(shí)施治理工程，治理工程實(shí)現(xiàn)護(hù)城河兩大功能：防汛疏洪和截污分流，一方面清淤加深拓寬河道，一方面在河道兩側(cè)增設(shè)鋼筋混凝土污水方涵，雨污分流，污水方涵日常為排淌生活污水，汛期時(shí)排水瀉洪。北關(guān)橋位于護(hù)城河的東部關(guān)鍵河段，設(shè)計(jì)要求北關(guān)橋應(yīng)拓寬橋的跨度并實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)加固，北關(guān)橋基礎(chǔ)施工中需進(jìn)行深基坑支護(hù)，本支護(hù)工程充分考慮周邊復(fù)雜環(huán)境條件的制約，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，提出了經(jīng)濟(jì)合理的施工方案。
1、工程概況
兗州市西護(hù)城河工程?hào)|起鐵路橋暗涵出口，西到交通檢測(cè)所，全長(zhǎng)5146M，0+000～0+320段為舊河道，有以下特點(diǎn)：一是，河道淤泥層厚個(gè)別部位深度在12米以上（建國(guó)后第一次清淤治理，淤泥形成時(shí)間較長(zhǎng)。）；二是，淤泥多為生活垃圾、人畜糞便，承載力較差；三是，河道窄兩側(cè)多為年久失修的民房，有一部分為在原河道區(qū)域內(nèi)填倒垃圾后建房，房屋基礎(chǔ)很不穩(wěn)定。四是，汛期將至?xí)r間緊迫，工期應(yīng)盡可能縮短；五是，下雨時(shí)河道必須承擔(dān)排水瀉洪功能,給施工帶來(lái)很大難度。北關(guān)橋位于0+272～0+280段，基礎(chǔ)開(kāi)挖深度7.8M，橋東北側(cè)設(shè)計(jì)石砌擋土墻結(jié)構(gòu)外邊線距二層民房外墻僅0.3～0.5M，南側(cè)民房已拆除距最近建筑超過(guò)5米。橋西側(cè)河道變寬，設(shè)計(jì)石砌擋土墻結(jié)構(gòu)外邊線距兩側(cè)一層民房外墻為2.3～3.5M，北關(guān)橋?yàn)槭�砌拱橋，建�?978年，現(xiàn)為北關(guān)村、紅花村居民進(jìn)入城區(qū)重要的道路，施工期間確保暢通。
2、深基坑支護(hù)方案選擇
目前施工中常用的支護(hù)方案主要可歸納為5類分別為：①放坡；②坑壁土體加固類；③排樁板樁類；④地下連續(xù)墻；⑤土坷垃沉井、沉箱類。各類主要形式及其適用深度如下：（1）水泥土攪拌樁（粉噴樁、漩噴樁等）適用于基坑深度小于10M或地下室不超過(guò)2層的基坑工程。（2）土釘墻（插筋補(bǔ)強(qiáng)）適用于基坑深度小于10M或地下室超過(guò)2層的基坑工程，當(dāng)基坑深度大于10M而小于14M時(shí)，此種方法只適用于北方地區(qū)及西南土質(zhì)較好的地區(qū)情況。（3）排樁板樁類（造孔樁、沉管樁、鋼板樁等）適用于基坑深度不超過(guò)14M的各種情況當(dāng)基坑深度超過(guò)14M或有4層以上地下室或特種結(jié)構(gòu)的基坑工程，適用于北方地區(qū)及西南土質(zhì)較好的地區(qū)情況。⑷地下連續(xù)墻、開(kāi)槽灌注式施工方法適用于各種情況，SMW工法適用于沿海及南方軟土地區(qū)情況。（5）沉井、沉箱類適用于沿海及南方軟土地區(qū)各種情況。
本工程周邊環(huán)境復(fù)雜，南、北兩側(cè)的民房位置限制采用大放坡開(kāi)挖，只有考慮基坑支護(hù)方案，本基坑開(kāi)挖深度在7.8～8.0M，根據(jù)前面分析，土釘墻、排樁板樁或地下連續(xù)墻、懸臂樁和水泥攪拌樁支護(hù)方案都適用于本深基坑工程，但從工期限制和經(jīng)濟(jì)造價(jià)分析：地下連續(xù)墻、懸臂樁和水泥攪拌樁支護(hù)方案被排除，本工程經(jīng)優(yōu)化對(duì)比采用土釘墻和鋼板樁聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，即基坑邊坡上部采用置入土體的土釘桿件及注漿體為主要受力構(gòu)件，與鋼筋網(wǎng)和噴射混凝土面層共同組成的擋土結(jié)構(gòu)，下部采用鋼板排樁（橫向加角鋼聯(lián)合支撐）。
3、土釘墻上部支護(hù)
3.1土釘墻原理：土釘墻是以一定角度（一般為50～150）、一定密度（一般為水平、豎向間距1～2M）、一定長(zhǎng)度（基坑深度的0.8～1.2倍）置入土體的土釘桿件及注漿體為主要受力構(gòu)件，與鋼筋網(wǎng)和噴射混凝土面層共同組成的擋土結(jié)構(gòu)，承受墻后土體的主動(dòng)土壓力。土釘墻可最大限度地利用基坑邊壁土體固有強(qiáng)度，變土體荷載為支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的一部分。它通過(guò)噴射混凝土面板和土釘墻加固基坑周圍土體，將土釘深入到主動(dòng)破裂區(qū)以外，利用穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)土釘和土體之間的摩阻力提供邊坡支護(hù)錨固力。
3.2土釘墻施工工藝：分層開(kāi)挖（循序施工每層開(kāi)挖后，立即進(jìn)行修坡、編筋）→進(jìn)行土釘桿件制作→成孔→置入土釘并注漿→土釘端頭處理和掛網(wǎng)→噴射混凝土面層。
3.3土釘墻支護(hù)參數(shù)：土釘墻結(jié)構(gòu)與土體特性、支護(hù)面坡角、支護(hù)功能以及環(huán)境安全要求等因素有關(guān)。本工程結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，使用理正4.03基坑支護(hù)軟件計(jì)算，各支護(hù)方式參數(shù)如下。
該部分基坑開(kāi)挖深度5M，坑邊荷載取q=10kN/m2，坡度δ=720，放坡比例1：0.3，土釘間距Sx×Sy=1.5m×1.4m，梅花形布置，孔徑10CM，傾角10℃。編網(wǎng)規(guī)格：∮6.5＠200×200，孔內(nèi)鋼筋為螺紋鋼筋∮18，L=4M，列距1.5M ；土釘內(nèi)注入水灰比0.55水泥漿，面層厚度100MM，噴射C20混凝土。
4、鋼板樁底部支護(hù)
4.1基坑深度5-8M間開(kāi)挖時(shí)采用鋼板樁底部支護(hù)，鋼板樁施工前土釘墻已形成強(qiáng)度50%，并在開(kāi)挖河岸土層前安設(shè)鋼管支撐并預(yù)加頂緊力確保安全后，進(jìn)行然后再挖土。鋼板選用角鋼L100×63×6，長(zhǎng)度6M，貫入深度3M，樁距0.2M，橫向加強(qiáng)角鋼為L(zhǎng)20×20×3，間距0.3M。
4.2鋼板樁的打設(shè)方法選擇
打設(shè)方式選用“屏風(fēng)式打入法”，這種方法是將10～20根鋼板樁成排插入導(dǎo)架內(nèi)，呈屏風(fēng)狀，然后再分批施打。施打時(shí)先將屏風(fēng)墻兩端的鋼板樁打至設(shè)計(jì)標(biāo)高或一定深度，成為定位板樁，然后在中間按1/3、1/2板樁高度呈階梯狀打入。鋼板樁打設(shè)允許誤差：樁頂標(biāo)高±100MM；板樁軸線偏差±50MM；板樁垂直度1%。
4.3、導(dǎo)架安裝：為保證沉樁軸線位置的正確和樁的堅(jiān)直，控制樁的打入精度，防止板樁的屈曲變形和提高術(shù)的貫入能力，一般都需要設(shè)置一定剛度的、堅(jiān)固的導(dǎo)架，亦稱“施工圍檁”。導(dǎo)架通常由導(dǎo)梁和圍檁樁等組成。它的形式在平面上有單面和雙面之分。一般通常是單層雙面導(dǎo)架。圍檁樁的間距一般為2.5～3.5M，雙層圍檁之間的間距一般比板樁墻厚度大8～15MM。導(dǎo)架的位置不能與鋼板樁相碰。圍檁樁不能隨鋼板樁的打設(shè)而下沉或變形。導(dǎo)梁的高度要適宜，要有利于控制鋼板樁的施工高度和提高工交往要用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀控制導(dǎo)梁的位置和標(biāo)高。
4.4、鋼板樁的打設(shè)：先用吊車將鋼板樁吊至插樁點(diǎn)處進(jìn)行插樁，插樁時(shí)鎖口要對(duì)準(zhǔn)，每插入一塊即套上樁帽輕輕加以錘擊。在打樁過(guò)程中，為保證鋼板樁的垂直度，用兩臺(tái)經(jīng)緯儀在兩個(gè)方面加以控制。為防止鎖口中心線平面位移，可在打樁進(jìn)行方向的鋼板樁鎖口處設(shè)卡板，阻止板樁位移。同時(shí)在圍檁上預(yù)先算出每塊板塊的位置，以便隨時(shí)檢查較正。鋼板樁分幾次打入，如第一次由20M高打至15M，第二次則打至10M，第三次打至導(dǎo)梁度高，待導(dǎo)架拆除后，第四次才打至設(shè)計(jì)標(biāo)高。打樁時(shí)，開(kāi)始打設(shè)的第一、二塊鋼板樁的打入位置和方向要確保精度，它可以起樣板導(dǎo)向作用，一般每打入1M應(yīng)測(cè)量1次。
5結(jié)語(yǔ)
針對(duì)本工程的復(fù)雜的周邊環(huán)境條件，采用土釘墻+鋼板樁聯(lián)合支護(hù)方案具有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：（1）技術(shù)的可靠性、且簡(jiǎn)單易施工。（2）施工工期短僅用16天，避免了居民拆遷發(fā)生工期后延。（3）經(jīng)濟(jì)效益方面僅花費(fèi)費(fèi)用17萬(wàn)元，比預(yù)計(jì)節(jié)省20余萬(wàn)元。（4）社會(huì)影響方面未影響交通狀況，未拆遷民房；實(shí)踐證明，土釘墻+鋼板樁聯(lián)合支護(hù)是本工程最優(yōu)化的方案。