淺談鋼板樁在電力線路基礎(chǔ)中的應(yīng)用

賈建春，趙寅生

（山西省電力公司送變電工程公司，山西 太原 030006）

1 前言

鋼板樁近年在我國各地的應(yīng)用越來越多，需求量也越來越大，它具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、隔水性好、使用壽命長、安全性高、對空間要求低、環(huán)保效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，加之施工簡單、工期短、建設(shè)費(fèi)用低，因此鋼板樁的用途相當(dāng)廣泛。

2 工程概況

山西省冶峪－小店I回220 kV線路工程位于太原市城郊繁華地帶，新晉祠公路東側(cè)。晉祠公路是該市的主干道路，人流和車流量大，周圍廠礦林立。本工程工期緊，施工難度大。本工程原設(shè)計(jì)鋼管塔基礎(chǔ)為灌注樁，但由于在帶電線路下方無法進(jìn)行大型機(jī)械施工，經(jīng)專家論證改為大開挖基礎(chǔ)?；A(chǔ)底板6.6 m×6.6 m，埋深5.7 m。

3 本工程沿線巖土工程條件

地質(zhì)條件較差，地下水位較高，根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，線路沿線地層主要為第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml）及沖洪積地層（Q4ml＋PL）。具體為：

（1）層雜填土層（Q4ml）：黃褐色或灰黑色、松散、稍濕，上部較硬，下部較軟，由建筑垃圾及生活垃圾組成，上部含少量黏性土，下部黏性土含量較高。一般層厚約0.8～3.1 m，為第四系全新統(tǒng)人工填土層，承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk＝80 kPa。

（2）層粉質(zhì)黏土（Q4ml＋PL）：灰黃－褐黃色、軟塑－可塑、濕，一般層厚約5.7～7.9 m，層中夾有薄層粉細(xì)沙透鏡體，灰黃－褐黃色，松散、飽和。厚度為0.6～3.3 m。為第四系全新統(tǒng)沖洪積地層，承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk＝130 kPa。

（3）線路沿線地下水位埋深較淺，一般埋深為2.0～3.6 m，年幅為1.5 m。

（4）根據(jù)設(shè)計(jì)部門提供的資料和施工現(xiàn)場核實(shí)，本工程G1～G4基礎(chǔ)西側(cè)5 m為新晉祠路，標(biāo)高＋4.5 m。G3南側(cè)3 m為墳地，標(biāo)高為＋1 m。存在軟土處理復(fù)雜、施工場地狹窄等問題。

4 施工方案的選擇

本工程基槽開挖深度約6.2 m，寬度為7.6 m×7.6 m。根據(jù)工程地質(zhì)勘察資料，開挖范圍內(nèi)主要為人工填土和飽和粉質(zhì)黏土，由于開挖深度較大，加上周圍建筑物多且密集，緊鄰新晉祠路，墳?zāi)沟叵聵?gòu)筑復(fù)雜等狀況，不能采用放坡形式開挖，只能采用基坑支護(hù)，若處理不當(dāng)則無法保證基坑兩側(cè)的穩(wěn)定，可能引起墳?zāi)拐w滑坡、新晉祠路面塌陷等嚴(yán)重后果，因此必須采取可靠而有效的基坑支護(hù)處理。

通過對多種基坑支護(hù)方案的具體分析和比較，特別是考慮造價(jià)、工期、施工難度和安全性等因素，認(rèn)為采用鋼板樁支護(hù)具有操作簡單、對周圍影響小、安全性好、效率高、節(jié)約投資等的明顯優(yōu)點(diǎn)，參與施工各方一致同意采用鋼板樁加內(nèi)支撐的支護(hù)方案，打設(shè)鋼板樁后在樁頂及以下共設(shè)置兩道型鋼支撐，以保證鋼板樁不受到傾覆破壞。

5 鋼板樁施工工藝

5.1 鋼板樁的檢驗(yàn)與堆放

5.1.1 鋼板樁的檢驗(yàn)

由于本工程鋼板樁主要用于基坑的臨時(shí)支護(hù)，選用9 m鋼板樁，故不需進(jìn)行材質(zhì)檢驗(yàn)而只對其做外觀檢驗(yàn)，以便對不符合形狀要求的鋼板樁進(jìn)行矯正和篩選，以減少打樁過程中的麻煩。外觀檢驗(yàn)包括表面缺陷、長度、寬度、厚度、平直度和鎖口形狀等內(nèi)容，即：①清除鎖口內(nèi)雜物，對缺陷部位進(jìn)行修理；②為確保每片鋼板樁兩側(cè)的鎖口平行，應(yīng)進(jìn)行寬度檢查，使每片鋼板樁的寬度都在同一寬度規(guī)格內(nèi)，超出允許偏差的鋼板樁應(yīng)盡量不予采用；③對于樁身殘缺、臟污、鐵銹、卷曲等都要進(jìn)行全面檢查，并采取相應(yīng)措施，以確保正常使用；④鎖口潤滑及防滲措施：對于檢查合格的鋼板樁，為保證其在施工過程中順利插拔和提高使用時(shí)的防滲性能，每片鋼板樁鎖口都須均勻涂以混合油。

5.1.2 鋼板樁的堆放

鋼板樁的堆放地點(diǎn)要選擇在不會(huì)因重壓而發(fā)生較大沉陷變形的平坦堅(jiān)固的場地上，并便于運(yùn)往打樁施工現(xiàn)場。堆放時(shí)應(yīng)注意：①堆放的順序、位置、方向和平面布置等應(yīng)便于后續(xù)施工；②按型號、規(guī)格、長度分別堆放，并在堆放處設(shè)置標(biāo)牌說明；③應(yīng)分層堆放，每層堆放數(shù)量一般不超5根，各層間每隔3～4 m墊以枕木，且上、下層墊木應(yīng)在同一垂直線上，堆放總高度不宜超過2 m。

5.2 鋼板樁施工順序

按施工圖確定基線—探明地下障礙物—確定樁位—平整施工機(jī)械行走道路—將樁吊起放至樁位上并固定好—樁垂直度校正—將樁打入1.5～2 m，再次校正后打至設(shè)計(jì)標(biāo)高—焊接支撐—挖土—焊接支撐2—基礎(chǔ)施工—回填土—拔除鋼板樁。

5.3 鋼板樁的打入

鋼板樁施工關(guān)系到施工止水和安全，是本工程施工最關(guān)鍵的工序之一。鋼板樁施工要正確選擇打樁方法和打樁機(jī)械，以便使打入后的板樁墻有足夠的剛度和良好的擋土作用，且板樁墻面平直，以滿足基礎(chǔ)施工的要求。

5.3.1 打樁機(jī)械和使用材料

根據(jù)工程場地特點(diǎn)，結(jié)合鋼板樁的特性和施工方法進(jìn)行考慮，采用長9 m、寬0.4 m、厚度0.1 m工字鋼。打拔樁機(jī)為挖掘機(jī)（KAT01250）加振動(dòng)錘改裝而成，振動(dòng)錘為日本產(chǎn) NPK－HP－7SXB型，激振力200 kN。

5.3.2 鋼板樁施工

（1）為保證沉樁軸線位置的正確和樁的豎直性，控制樁的打入精度，防止板樁的屈曲變形和提高樁的貫入能力，采用經(jīng)緯儀和水平儀控制，根據(jù)線路方向和基礎(chǔ)開挖范圍用工程線及白灰定出開挖基準(zhǔn)線。

（2）鋼板樁打入前應(yīng)沿開挖基準(zhǔn)線方向挖一條寬0.5 m、深1.0 m的溝，以探明地下障礙物及管線位置，并緩沖鋼板樁錘擊時(shí)對地下管線的振動(dòng)。

（3）由于本工程鋼板樁長度在10 m以內(nèi)，且精度要求不太高，故可采用單獨(dú)打入法，即從一邊開始逐塊插打，每塊鋼板施打過程中不得停頓。樁機(jī)行走路線短，施工簡便，打入速度快，但由于單塊打入，易向一邊傾斜，累計(jì)誤差不易糾正，墻面平直度較難控制。主要控制措施如下：①根據(jù)測量人員定出的開挖基準(zhǔn)線，在基坑外側(cè)設(shè)置導(dǎo)向樁，然后掛繩線作為鋼板樁的軸線的導(dǎo)線，打樁時(shí)利用導(dǎo)線控制鋼板樁的軸線；②吊起鋼板樁，人工扶正就位，在打入過程中隨時(shí)測量監(jiān)控，控制每塊樁傾斜度＜2%，需在縱橫方向各設(shè)置1臺(tái)經(jīng)緯儀進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)偏差則進(jìn)行糾正處理，若偏斜過大而無法拉直調(diào)正時(shí)應(yīng)拔起重打；③單樁逐根連續(xù)施打，注意樁頂高程不宜相差過大。

5.3.3 鋼板樁質(zhì)量要求

鋼板樁質(zhì)量要求：①樁的垂直度控制在1%以內(nèi)；②樁底高程誤差控制在10 cm左右；③沉樁要連續(xù)，不允許出現(xiàn)不連鎖現(xiàn)象；④樁的平面位移控制在15 cm以內(nèi)。

6 鋼板樁的內(nèi)支撐

根據(jù)現(xiàn)場情況，打完樁后在內(nèi)側(cè)距離樁頂1 m處設(shè)置一道15 cm寬的槽鋼作為橫向水平鋼支撐，基坑開挖后，挖至預(yù)定深度6 m時(shí)，設(shè)置第2道橫向水平鋼支撐。鋼支撐與鋼板樁之間連接處使用鋼板加角鋼焊接固定，然后再進(jìn)行分段開挖至坑深。

7 挖土施工

挖土施工：①土方開挖應(yīng)分段分區(qū)連續(xù)施工，并對稱開挖；②施工通道應(yīng)鋪鋼板以擴(kuò)散壓力，減小側(cè)壓力；③基坑周邊2 m范圍內(nèi)嚴(yán)禁堆載；④地面及坑內(nèi)設(shè)排水措施，基坑內(nèi)兩側(cè)設(shè)排水明溝集中排水，保持基坑內(nèi)無水，便于挖土；⑤開挖過程中注意支護(hù)體系的變形觀察；⑥基坑內(nèi)作業(yè)時(shí)，有專職安全員負(fù)責(zé)安全檢查。

8 鋼板樁的拔除

完成基礎(chǔ)施工和基坑回填后，才可拔出鋼板樁，事先仔細(xì)研究拔樁方案、順序和時(shí)間，否則會(huì)因拔樁的振動(dòng)影響以及拔樁帶土過多而引起地面沉降和位移，給已施工的地下結(jié)構(gòu)帶來危害，并影響臨近原有建（構(gòu)）筑物或地下管線的安全。

拔樁方法：本工程可采用振動(dòng)錘拔樁（采用挖掘機(jī)（KAT01250）加振動(dòng)錘改裝而成，振動(dòng)錘為日本產(chǎn)NPK－HP－7SXB型，激振力200 kN）。利用振動(dòng)錘產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動(dòng)，擾動(dòng)土質(zhì)，破壞鋼板樁周圍土的黏聚力以克服拔樁阻力，依靠附加起吊力的作用將其拔除。

拔樁時(shí)需注意以下事項(xiàng)：①拔樁起點(diǎn)和順序：拔樁起點(diǎn)應(yīng)離開角樁5根以上?？筛鶕?jù)沉樁時(shí)的情況確定拔樁起點(diǎn)，必要時(shí)也可用跳拔的方法。拔樁的順序最好與打樁時(shí)相反。②振打與振拔：拔樁時(shí)，可先用振動(dòng)錘將板樁鎖口振活以減小土的黏附，然后邊振邊拔。對較難拔除的板樁可先用柴油錘將樁振100～300 mm，再與振動(dòng)錘交替振打、振拔。③起重機(jī)應(yīng)隨振動(dòng)錘的啟動(dòng)而逐漸加荷，起吊力一般略小于減振器彈簧的壓縮極限。④供振動(dòng)錘使用的電源為振動(dòng)錘本身額定功率的1.2～2.0倍。

如鋼板樁拔不出，可采用以下措施：①用振動(dòng)錘再復(fù)打一次，以克服與土的黏著力及咬口間的鐵銹等產(chǎn)生的阻力。②按與板樁打設(shè)順序相反的次序拔樁。③板樁承受土壓一側(cè)的土較密實(shí)，在其附近并列打入另一根板樁，可使原來的板樁順利拔出。④在板樁兩側(cè)開槽，放入膨潤土漿液，拔樁時(shí)可減少阻力。

9 鋼板樁土孔處理

拔出的鋼板樁應(yīng)進(jìn)行回收和調(diào)直，對拔樁后留下的樁孔，必須及時(shí)回填處理?；靥畹姆椒ú捎锰钊敕?，填入法所用材料為石屑或中粗砂。

10 變形觀測

10.1 鋼板樁的變形觀測

設(shè)置專職人員在土方開挖期間和開挖后對鋼板樁進(jìn)行檢查和觀測，主要是巡查和使用水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀觀測沉降和水平位移，并做好觀測資料記錄。

10.2 基坑周圍建筑物的監(jiān)測

本工程對基坑周邊20 m范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物進(jìn)行監(jiān)測，包括房屋、道路等加強(qiáng)監(jiān)測力度。對主要的和存在危險(xiǎn)的建（構(gòu)）筑物，每天進(jìn)行沉降觀測并做好資料記錄；施工前了解清楚周邊建（構(gòu)）筑物的沉降和變形情況，如有必要可對個(gè)別房屋進(jìn)行鑒定，以免在施工期間造成不必要的糾紛和損失。

11 安全措施

（1）在施工現(xiàn)場堆放石塊，當(dāng)鋼板樁出現(xiàn)位移或基底隆起現(xiàn)象時(shí)作應(yīng)急回填之用，以確保施工安全。

（2）當(dāng)變形觀測出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即停止施工并通知有關(guān)單位處理，經(jīng)采取措施排除隱患后才可復(fù)工。

12 結(jié)束語

在城市電網(wǎng)改造工程中，常會(huì)遇到施工場地狹窄、建筑物距離近及地下管線多等困難，往往難以解決。本工程使用鋼板樁，在合同期限內(nèi)順利完成了工程任務(wù)，得到了各方的廣泛好評，該實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，對深基礎(chǔ)開挖采用內(nèi)支撐鋼板樁支護(hù)，可保證基坑兩側(cè)的穩(wěn)定，避免引起整體滑坡、基底隆起等嚴(yán)重后果，有效消除安全隱患，是一種行之有效而安全可靠的方法。這種施工設(shè)備還有占用場地少、可多次重復(fù)使用、節(jié)約投資和機(jī)械化程度高等優(yōu)點(diǎn)，值得在電網(wǎng)建設(shè)領(lǐng)域大力推廣應(yīng)用。

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