深基坑拉森鋼板樁與錨索結合施工技術

王 志 堅

(山西鋼鐵建設(集團)有限公司，山西 太原 030003)

深基坑拉森鋼板樁與錨索結合施工技術

王 志 堅

(山西鋼鐵建設(集團)有限公司，山西 太原 030003)

充分利用拉森鋼板樁施工優(yōu)點和成熟的施工工藝，通過技術創(chuàng)新，綜合應用拉森鋼板樁與錨索結合形成二元支護結構體系，并通過對錨索施加預應力變成主動受力體系，以提高控制基坑變形能力，指出該施工技術具有安全、經(jīng)濟、工期短及節(jié)能環(huán)保等施工特點，具有廣闊的市場空間。

深基坑，拉森鋼板樁，錨索，預應力

我公司從2009年以來一直從事拉森鋼板樁施工，有裝備優(yōu)良的各種型號振動錘打樁機械設備，在山西地區(qū)基坑支護施工中占有大量的市場份額，由于其施工方法簡便、快捷高效、適用廣泛、止水效果好、能拔出重復利用等諸多優(yōu)點，已經(jīng)受到越來越多用戶的青睞。但由于拉森鋼板樁在施工工藝上受到樁長限制，在支撐系統(tǒng)設置方式上也是大多采用簡單的內(nèi)支撐形式，使得我公司在過去很長一段時間內(nèi)只是采用傳統(tǒng)單一的拉森鋼板樁用于空間規(guī)模小的淺基坑施工。隨著我國城市化步伐加快，基坑規(guī)模正向大面積、大深度方向發(fā)展，過去那種傳統(tǒng)單一的拉森鋼板樁已經(jīng)很難適應當前深基坑支護的需求。為此，本人憑著從事多年基坑支護施工經(jīng)驗，經(jīng)過技術創(chuàng)新總結，研發(fā)出拉森鋼板樁與錨索結合的新型支護體系，主要用于深基坑施工。通過工程應用實例，取得了良好效果，解決了傳統(tǒng)單一拉森鋼板樁不能作為深基坑支護的難題，擴展了拉森鋼板樁應用市場，進一步充實提高了深基坑支護技術的發(fā)展水平。

1 施工特點

1)拉森鋼板樁采用振動錘直接打入地下，錨索采用套管跟進成孔，不受地質(zhì)條件差的限制，適用非常廣泛。2)拉森鋼板樁兼具擋土和止水功能，一樁兩用，施工結束后又可拔出回收重復利用，既能降低工程造價，又節(jié)能環(huán)保。3)采用錨索代替內(nèi)支撐，使得坑內(nèi)空間開闊，給土方挖運和地下結構施工帶來極大的便利條件，可明顯縮短工期。4)拉森鋼板樁通過錨索施加預應力變成主動受力體系，可嚴格控制基坑變形和位移，安全性能高。

2 工藝技術原理

依靠拉森鋼板樁集擋土和止水功能于一體、可形成連續(xù)密封性好的樁墻特點，通過連接裝置將拉森鋼板樁與錨索結合，采用錨索代替內(nèi)支撐，綜合應用拉森鋼板樁與錨索結合形成二元支護結構體系。通過對錨索進行二次高壓劈裂注漿提高抗拔力，形成穩(wěn)定性平衡結構，并施加預應力使二元支護結構體系變成主動受力體系，達到控制基坑位移和變形之目的。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

3.2 操作要點

1)拉森鋼板樁平面和豎向布置。a.鋼板樁的平面布置應便于地下結構施工，若因空間狹小須作為地下結構外模時，應設置混凝土隔離層，以利鋼板樁的拔出。b.鋼板樁的平面布置形狀應盡量平直整齊，避免不規(guī)則的轉(zhuǎn)角，方便與錨索的結合。c.鋼板樁的豎向布置主要是確定樁頂標高位置，一般樁頂標高是位于自然地坪面上，如果場地條件允許，遇到基坑開挖太深或場地周邊地下環(huán)境影響錨索施工等情況時，也可采取開挖作業(yè)溝槽的方式將樁頂標高下放至合適位置，樁頂上部可采取自然放坡或土釘墻護坡等措施。

2)拉森鋼板樁打設方式。拉森鋼板樁采用振動錘直接打入地下，打設方式常用單根插打法，該方法施工期間，除常規(guī)用儀器控制單樁垂直度和墻面平直度外，對于要求嚴格的，還可以借助設置輔助導向架來控制，導向架一般由雙側圍檁、圍檁樁和連接板組成，具體做法見圖2。打入拉森鋼板樁時，應根據(jù)工程地質(zhì)特點和現(xiàn)場實際情況制定好打樁路線和順序，控制好打樁垂直度和樁頂標高，方便與錨索結合施工。

3)拔出拉森鋼板樁。地下結構施工完回填后，先前打入的拉森鋼板樁可以拔出回收重復利用，拔樁方法同打樁，拔樁期間應注意以下事項：a.拔樁條件：拔樁前應確保基坑已經(jīng)回填到位并經(jīng)過碾壓或夯實處理。b.拔樁順序：根據(jù)現(xiàn)場實際情況，應采用分次、分段、間隔拔樁的順序，盡量不要采用一次連續(xù)拔樁的方法。c.樁孔處理：為了避免由于拔樁時帶土過多會引起地面沉降和位移，需要對留下的樁孔進行回填處理，對于周邊環(huán)境保護要求嚴格的工程，特別是鄰近有建(構)筑物、道路或地下管線的場合，尤其應注意及時回填；根據(jù)現(xiàn)場實際情況，樁孔處理方法可采用澆水灌砂搗實或注入水泥漿。

4)錨索施工。a.確定錨索位置。錨索施工時為避免發(fā)生滲水和流砂問題，應盡量提高錨索抗拔力，采用單排錨索，將錨索孔口布置在拉森鋼板樁頂部，保證在自然地下水位以上或靠近臨界點處，或者布置較少的排數(shù)，避開飽和砂層將錨索設置在粘性土中。單排布置時，應布置在拉森鋼板樁頂部，為避免在樁上開孔穿錨索材料，在錨索位置應將此處鋼板樁打低500 mm左右留豁口，具體見圖3，如果多排布置時，需要在鋼板樁上開孔，應采取堵漏措施，預防滲水和流砂發(fā)生。b.套管護壁成孔。采用專用錨索鉆機進行套管全程跟進護壁成孔，套管邊注清水邊跟進鉆進，套管應保持在成孔內(nèi)一直等到注漿結束方可拔出，成孔期間應及時檢查，保證成孔直徑、成孔深度和成孔與水平面傾角滿足要求。c.安放錨索材料和注漿管。錨索材料有鋼絞線或鋼筋，放入孔內(nèi)時設置定位支架保證居中。在材料一端套設塑料波紋管控制自由段的長度，并用防水膠帶進行密封。為滿足二次高壓劈裂注漿工藝要求，注漿管應布置雙根，其中一根應預埋在注漿體里面不再拔出并在管身上按要求開設出漿孔。d.注漿。注漿材料采用水泥漿，應按設計要求配制，保證漿體強度符合要求。注漿采用二次高壓劈裂注漿工藝以提高錨索抗拔力。第一次注漿水灰比宜控制在0.4～0.5,注漿壓力控制在0.6 MPa～1.5 MPa，注漿完成后拔出套管，等水泥漿下沉穩(wěn)定后再進行補漿，直至孔內(nèi)飽滿溢出為止。二次高壓劈裂注漿水灰比宜控制在0.45～0.55,注漿壓力控制在2.5 MPa～5.0 MPa，注漿時間一般是在第一次注漿結束24 h后進行或根據(jù)強度試驗確定。e.安裝腰梁和錨具。錨索外露端頭與拉森鋼板樁連接固定采用設置腰梁和錨具的方法，腰梁應按連續(xù)梁受力構件進行安全計算以滿足強度和變形要求。錨具包括鋼墊板和錨頭夾具，鋼墊板應與腰梁焊接固定，腰梁和錨具安裝做法見圖4。f.施加預應力。為控制基坑變形，在基坑開挖前應對錨索自由段施加預應力。施加預應力過程包括張拉和鎖定兩道程序，張拉前應保證錨固段注漿體強度達到設計要求的75%，張拉力和鎖定值應根據(jù)地層條件及支護結構體系控制變形要求確定，一般張拉至錨索軸向受拉承載力設計值的0.9倍～1.0倍后再進行鎖定，鎖定值宜取為設計值的0.5倍～0.65倍。根據(jù)基坑開挖后監(jiān)測的變形情況和錨索應力情況，在變形過大或錨索應力損失較多時應考慮進行二次張拉鎖定。

4 工程應用實例

4.1 工程概況

太原立德大廈工程位于太原市萬柏林區(qū)南屯村，基坑底口平面尺寸大小為60.0 m×62.5 m，基坑深度-12 m，屬于深基坑施工。本工程場地周邊環(huán)境復雜：場地南側是一座既有2層磚混結構樓房，其基礎埋深只有1.5 m，距離深基坑底口邊大約在5.0 m～6.0 m之間；場地東側是臨時辦公2層板房，板房距離深基坑底口邊約為6.0 m；場地西側和北側是施工道路，有重型車輛通過，距離深基坑底口邊大約在6.0 m～8.0 m之間。

本工程地質(zhì)條件比較差：在基坑開挖深度范圍主要是雜填土層和粉細砂層，自然地下水位大約在-6.0 m標高處，地下水位以下粉細砂層土體基本飽和，含水豐富，滲透性強，開挖深度范圍土質(zhì)非常松軟，極易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。

4.2 支護設計施工情況

本工程深基坑原支護設計方案采用“預應力管樁+水泥攪拌樁止水帷幕+錨索”，通過對造價、工期、安全綜合分析對比和專家論證，后來改用拉森鋼板樁與錨索結合支護施工方式。

根據(jù)地質(zhì)條件和場地周邊環(huán)境實際情況，采用“北京理正深基坑支護結構軟件”進行了安全計算，通過計算，確定如下技術參數(shù)和施工工況：

先從自然地坪下挖溝槽至-6.0 m地下水位臨界點處，-6.0 m以下采用拉森鋼板樁與錨索結合支護體系，-6.0 m以上采用土釘墻護坡。拉森鋼板樁樁長12 m，樁頂標高控制在-5.5 m，錨索采用單排設置在樁頂位置，錨索材料采用3φ15.2鋼絞線，錨索總長20 m～23 m，水平設置間距2.5 m～3.5 m?，F(xiàn)場對錨索抽檢做抗拔試驗，最大抗拔力達到450 kN無破壞現(xiàn)象，根據(jù)試驗結果確定本工程施加預應力的鎖定值控制在240 kN～270 kN。

4.3 施工效果

基坑挖開后，止水能力好，基坑變形小，無明顯的滲漏水和流砂發(fā)生，樁頂水平位移最大35 mm，周邊建筑物沉降最大4 mm，通過實際應用，與原支護設計方案相比，降低了工程造價，加快了施工進度，保證了周邊環(huán)境安全，取得了良好效果。

[1] JGJ 120-2012，建筑基坑支護技術規(guī)程[S].

Construction technology of deep foundation Larssen steel sheet pile combining with anchor cable

WANG Zhi-jian

(ShanxiSteelConstruction(Group)Co.,Ltd,Taiyuan030003,China)

The paper fully uses Larssen steel sheet pile construction merits and mature construction technology through technological creation, comprehensively applies Larssen steel sheet pile combining anchor cable to forms double-element support structure system, and changes active stress system by applying prestress for the anchor cable, with a view to improves the foundation pit deformation resisting ability. In the end, it points out that: the construction technology has safe, economic, short construction duration and energy-saving environment protection and other construction characteristics. Thus, it has wide application prospect.

deep foundation pit, Larssen steel sheet pile, anchor cable, prestress

1009-6825(2014)30-0107-02

2014-08-19

王志堅(1979- )，男，工程師

TU463

A