拉森鋼板樁在淤泥質(zhì)深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

張新平

(福建省第一公路工程公司)

1 引言

隨著我國交通建設(shè)的發(fā)展，基坑支護(hù)技術(shù)已經(jīng)成為地基處理領(lǐng)域的一個難點和熱點。尤其在河道中施工，往往其淤泥性質(zhì)及開挖深度等各種不穩(wěn)定因素給基坑施工帶來眾多困難，其支護(hù)方式的選擇尤為重要。拉森鋼板樁是一種可重復(fù)使用的環(huán)保材料，具有高強輕質(zhì)、止水性能優(yōu)越、耐久性強、施工效率高、作業(yè)占用場地小、施工工期短、重復(fù)性好等本身固有的獨特性能在基坑支護(hù)工程方面具有廣闊的市場前景。

2 工程概況

火燒橋箱涵位于潯美渠，橫穿324國道，處于六叉路口正中，其北側(cè)緊挨著華園北路和通源街，西側(cè)靠近國道火燒橋，交通情況十分復(fù)雜。設(shè)計將原火燒橋拆除后重建箱涵，為3孔-凈寬6m×凈高3.8m，總寬20m。為合理進(jìn)行施工期間交通組織，將箱涵施工順序分為三段，現(xiàn)狀火燒橋為中間段長41m，左右兩側(cè)段各長45m;箱涵流水面高程0.32m，箱涵基底高程-1.33，整個箱涵坐落于淤泥層中。

舊火燒現(xiàn)狀原地面高程約為5.16～5.79m，排洪溝現(xiàn)有水位高程為2.9～3.3m，淤泥層較厚。箱涵所處位置地質(zhì)情況自上而下為:5.13～0.67m為雜填土0.67～-4.5m為淤泥層，-4.5～6.13m為中砂，-6.13～-11.53m為碎塊狀強風(fēng)化花崗巖。

3 深基坑施工總體方案

3.1 基坑支護(hù)方案的選定

箱涵處于交通交叉口中，交通情況十分復(fù)雜，且箱涵施工過程必須保證交通順暢，以節(jié)段3為例，箱涵北側(cè)2m有一條Φ500自來水管和10kV高壓線，西側(cè)為舊火燒橋，其下部及基礎(chǔ)均為漿砌片塊石，穩(wěn)定性差，基坑開挖對周邊環(huán)境影響較大。工程大面積開挖平均深度為6.5m，坑底均為淤泥，施工場地狹小，宜采用剛度較大的支護(hù)形式來控制位于。通過質(zhì)量、安全、工期、成本、使用范圍、實用性及材料設(shè)備的比選，現(xiàn)場施工中采用較為經(jīng)濟(jì)的拉森IV型鋼板樁施工方案，作為支護(hù)與止水帷幕使用。

3.2 鋼板樁支護(hù)方案設(shè)計

根據(jù)本箱涵所處地質(zhì)條件、基坑邊路堤堆載和地下水位情況，采用專業(yè)基坑支護(hù)計算軟件進(jìn)行設(shè)計驗算。得出宜采用樁身長12m的支撐式拉森鋼板樁支護(hù)，基坑開挖后埋入土深度大于3m，鋼板樁腰梁采用2根32a普通工字鋼，水平間距5m。中間支撐柱采用D325X6.5鋼管，長度14m，間距3.5m。鋼墊板及腰梁與中支撐接觸處采用滿焊焊接，腰梁與鋼板樁接觸處采用滿焊焊接。橫向支撐采用兩層φ37.5×6.5的鋼管支撐，間距5m?？v向支撐為在轉(zhuǎn)角位置采用兩層φ32.5×6.5的鋼管支撐斜撐和在中線采用兩層φ37.5×6.5的鋼管支撐對稱。

3.3 總體施工步驟

(1)平整場地，測量放線，施打拉森鋼板樁圍堰和支撐柱;(2)開挖至頂層支撐面以下1m，架設(shè)頂層圍檁支撐;(3)開挖至第二層支撐以下0.5m;(4)架設(shè)第二層圍檁支撐;(5)基坑開挖至墊層底標(biāo)高，并完成基底換填處理;(6)澆筑底板混凝土及底板混凝土與鋼板樁間澆筑支墩混凝土;(7)待傳力帶混凝土強度足夠時完成第二道內(nèi)支撐的施工轉(zhuǎn)換，并拆除第二道支撐;(8)完成剩余箱涵結(jié)構(gòu)后，進(jìn)行基坑回填并拆除頂層支撐及拆除鋼板樁圍堰。

3.4 拉森鋼板樁施工技術(shù)

本箱涵鋼板樁圍堰大小為23m×33m，打樁時要采取林火機(jī)動的措施來滿足現(xiàn)場條件，保證板樁橫向和豎向精度所采取的每項措施，都必須符合相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)。因此必須重點考慮設(shè)備通道、工人、起吊拼裝的位置、打樁的安全性和精度等。其主要方法有兩種:逐根打入和屏風(fēng)式打入。

(1)鋼板樁施打

鋼板樁經(jīng)吊車就位后，采用履帶式挖掘機(jī)配DZ30液壓振動錘打樁機(jī)施打?；诒卷椖恐饕獮樗绍浲翆雍陀菜苡倌鄬樱瑯堕L為12m，為實現(xiàn)打樁效率最大化，擬采用逐根式打樁法。

①施打前一定要熟悉地下管線及構(gòu)筑物的情況，并先由測量人員認(rèn)真準(zhǔn)確定出鋼板樁圍堰的軸線，并設(shè)置一定的導(dǎo)向樁。②打樁前，先對鋼板樁逐一檢查，剔除連接鎖口處銹蝕、變形嚴(yán)重的鋼板樁，然后由打樁機(jī)吊樁，人工扶正就位。③樁就位后，先采用冷打方式輕輕錘擊數(shù)下，再單樁逐根正常施打，保證樁頂高程平直，達(dá)到設(shè)計標(biāo)高。④打樁過程中樁底有土壓力，樁鎖口之間縫隙較大，上端容易產(chǎn)生傾斜，需注意監(jiān)測傾斜度不超過1％，當(dāng)超過時應(yīng)予以糾偏。

(2)內(nèi)支撐安裝與拆除

在基坑土方開挖至第一層支撐以下1m時，做到基坑角部不預(yù)留任何松土堆，嚴(yán)格按設(shè)計要求進(jìn)行圍檁及支撐的安裝。內(nèi)支撐包括圍檁、對撐、角撐、隅撐、支撐柱等，內(nèi)支撐自上而下設(shè)置，分兩層支撐。一邊開挖，一邊安裝。安裝時按照設(shè)計要求，測量標(biāo)高及支撐軸線掛線以檢驗支撐位置，確保無縫鋼管與圍檁垂直，并及時安裝隅撐。在底板和鋼板樁之間設(shè)置傳力帶，在底板混凝土與傳力帶混凝土達(dá)到80％強度時進(jìn)行基坑分階段回填，并對稱間隔拆除底層支撐與圍檁，避免瞬間應(yīng)力釋放過大而導(dǎo)致局部變形開裂。

(3)鋼板樁拔除

基坑回填后拔除鋼板樁，拔樁前應(yīng)充分考慮拔樁方法和拔樁時間，拔樁起點應(yīng)離開角樁5根以上，先用拔樁機(jī)鎖住樁頂，振動1～2min，使鋼板樁周圍土液化，減少對樁的摩阻力，慢慢向上振拔。

3.5 基坑監(jiān)測

為控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)，周邊建筑物(橋梁)與地下管線(自來水)的變位、沉降和預(yù)報施工中出現(xiàn)的異常情況，并正確指導(dǎo)施工，在施工中建立嚴(yán)格的監(jiān)測系統(tǒng)，主要有以下幾點:

(1)在維護(hù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角處設(shè)置水平、沉降觀測點。

(2)在對撐、角撐受力最大點設(shè)置應(yīng)變觀測點。

(3)基坑外地表沉降、裂隙，基坑坑底回彈量。

(4)周圍建筑物和地下管線的水平位移、沉降差及傾斜。

(5)地面及坑內(nèi)地下水位監(jiān)測。

4 鋼板樁支護(hù)在施工中的幾點建議

拉森鋼板樁作為本箱涵基坑的主要維護(hù)結(jié)構(gòu)，其結(jié)果證明是正確和安全的，并未對相鄰橋梁和主干道造成明顯影響。基于本箱涵的成功經(jīng)驗，提出以下幾點建議，以供類似工程參考。

(1)施工鋼板樁時，必須確保其垂直度和樁位在允許誤差范圍內(nèi)，建議施工剛性導(dǎo)向圍檁，可有效消除板樁的橫向傾斜。

(2)凈空受限時，可沿預(yù)定的樁線挖一條溝，以增加凈空高度，另在地面上將鋼板樁組裝成排樁，用臨時橫支撐固定，其長度要小于凈空高度。開始沉樁時可在臨時支撐上錘擊，待凈空夠時再將樁錘移到正常位置。

(3)基坑內(nèi)設(shè)置集水坑時，由于圍堰轉(zhuǎn)角附近的水力坡度最大，集水坑應(yīng)盡量遠(yuǎn)離墻體及轉(zhuǎn)角。

(4)基坑應(yīng)分層開挖，開挖速度不宜過快或小面積開挖過深以及不及時施加支撐，防止維護(hù)結(jié)構(gòu)受力急劇增大，易引起鋼板樁的變形與失衡，引發(fā)安全事故。

(5)建議在施工中采用主動支撐的方式，做到先撐后挖，以減少維護(hù)結(jié)構(gòu)開挖后無支撐的暴露時間。施工中各層開挖到支撐架設(shè)控制在16h，基底回填及封底混凝土施工應(yīng)控制在24小時進(jìn)行。

(6)拔除鋼板樁時，應(yīng)盡量減小速率，可使拔樁產(chǎn)生的空洞密實。

5 結(jié)語

本箱涵改建項目屬于城市建設(shè)道路，因其作業(yè)面狹窄，易臨近建筑物或街道，施工現(xiàn)場很難封閉交通，工期緊，再加上水、電、氣、通信、排污管道等影響，結(jié)合所處地質(zhì)的實際情況，綜合各種約束因素來考慮其適用性，充分利用已有技術(shù)條件，從選擇鋼板樁作為箱涵維護(hù)結(jié)構(gòu)的實際應(yīng)用效果來看，相比土釘墻、鉆孔樁、沉井、鋼管樁等各種支護(hù)方式，具有對周圍環(huán)境擾動小，工藝簡便，材料周轉(zhuǎn)率高，工期較短，工程造價低的特點，在整個工程中節(jié)約了造價和時間成本，安全可靠地完成箱涵建設(shè)任務(wù)，取得了良好的應(yīng)用效果和經(jīng)濟(jì)效益，為市政工程淤泥質(zhì)深基坑圍護(hù)提供了很好的經(jīng)驗，為統(tǒng)一鋼板樁的施工技術(shù)規(guī)范和技術(shù)提供了一點實踐。

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