地下綜合管廊基坑二次開(kāi)挖支護(hù)采用鋼板樁+預(yù)應(yīng)力錨索形式技術(shù)研究

孫智堅(jiān) 劉保晨

摘要： 為保證北京市市委相關(guān)部門2017年投入使用，提高行政辦公區(qū)市政基礎(chǔ)設(shè)計(jì)建設(shè)水平，提升北京城市副中心市政配套品質(zhì)，同時(shí)響應(yīng)國(guó)家加速推廣城市地下綜合管廊西建設(shè)要求，規(guī)劃在行政辦公區(qū)及周邊市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中建設(shè)綜合管廊。本文主要對(duì)地下綜合管廊基坑二次開(kāi)挖支護(hù)采用鋼板樁+預(yù)應(yīng)力錨索形式技術(shù)進(jìn)行研究。

Abstract： In order to ensure the relevant departments of Beijing Municipal Party Committee put into operation in 2017， improve the design and construction level of municipal infrastructure， improve the supporting quality of Beijing municipal sub-centers， in response to the state's requirement of accelerating the construction of the urban underground integrated pipe network in the west， it plans to build a integrated pipe gallery in the administrative office area and municipal infrastructure. This paper studies on the secondary excavation and support of underground integrated pipe gallery with the technique of steel sheet pile + prestressed anchor cable.

關(guān)鍵詞： 地下綜合管廊；基坑二次開(kāi)挖；支護(hù)；鋼板樁+預(yù)應(yīng)力錨索；技術(shù)研究

Key words： underground integrated pipe gallery；secondary excavation of foundation pit；support；steel sheet pile + prestressed anchor cable；technical study

中圖分類號(hào)：TU990.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）10-0141-03

1 工程概況

北京城市副中心行政辦公區(qū)緊鄰東六環(huán)路，地處運(yùn)潮減河與北運(yùn)河之間，包括市委、市政府、人大、政協(xié)及相關(guān)委辦局在內(nèi)。北京市第十一次黨代會(huì)上明確提出“落實(shí)聚焦通州戰(zhàn)略，打造功能完備的城市副中心，盡快發(fā)揮新城對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的帶動(dòng)作用”。行政辦公區(qū)為城市副中心內(nèi)重要的政治功能核心區(qū)域，將成為引領(lǐng)未來(lái)北京城市建設(shè)的標(biāo)桿。

為保證市委相關(guān)部門2017年投入使用，提高行政辦公區(qū)市政基礎(chǔ)設(shè)計(jì)建設(shè)水平，提升北京城市副中心市政配套品質(zhì)，同時(shí)響應(yīng)國(guó)家加速推廣城市地下綜合管廊西建設(shè)要求，規(guī)劃在行政辦公區(qū)及周邊市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中建設(shè)綜合管廊。

行政辦公區(qū)啟動(dòng)區(qū)綜合管廊工程包括政通西路、勤政西路、勤政東路、政通東路、宋梁路、規(guī)劃一路、政通北街、勤政街、勤政東街共9條道路下的綜合管廊；干線管廊總長(zhǎng)約 9.8 公里，共分七個(gè)標(biāo)段，本工程為第三標(biāo)段該試驗(yàn)在北京城市副中心行政辦公區(qū)啟動(dòng)區(qū)綜合管廊（三標(biāo)段）工程進(jìn)行。建設(shè)單位是北京新奧集團(tuán)有限公司，設(shè)計(jì)單位是北京市政設(shè)計(jì)研究總院，監(jiān)理單位北京雙圓工程咨詢監(jiān)理有限公司。

本標(biāo)段管廊干線在政通東路正下方，運(yùn)河?xùn)|大街至玉帶河大街處原混凝土瀝青路面需翻修，政通東路（政通北街-通胡路）管廊為單層四孔現(xiàn)澆鋼筋混凝土封閉框架結(jié)構(gòu)，局部有夾層，艙體總寬度15.35m，艙內(nèi)凈高3.4m，夾層凈高2.2m；艙體包括能源艙、電力艙、水信艙、燃?xì)馀?，局部有下沉?jié)點(diǎn)或上返節(jié)點(diǎn)兩層結(jié)構(gòu)。

2 基坑支護(hù)鋼板樁設(shè)計(jì)

城市地下綜合管廊基坑較深，基坑周邊場(chǎng)地狹小，遇到下沉分支節(jié)點(diǎn)施工需要基坑二次開(kāi)挖，根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)原設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土短樁，此工藝在施工過(guò)程中施工難度大、施工周期長(zhǎng)、阻礙管廊的標(biāo)準(zhǔn)段主廊施工，地質(zhì)資料及現(xiàn)場(chǎng)情況說(shuō)明不宜采用自然放坡開(kāi)挖，且考慮到基坑完成后將對(duì)周圍建筑物有不利影響，基坑必須采取支護(hù)措施，先支護(hù)、后開(kāi)挖。擬采用700*300*13*24 H型鋼鋼板樁作為基坑圍護(hù)體系，樁長(zhǎng)12m，嵌入基坑底土體8m。在預(yù)定開(kāi)挖的深基坑四周根據(jù)設(shè)計(jì)要求通過(guò)捶打或振動(dòng)打樁的方法將鋼板樁打入設(shè)計(jì)深度的土層中，樁頂部標(biāo)高低于主廊墊層底標(biāo)高500mm，鋼板樁施工完畢后，在鋼板樁靠主廊土體一側(cè)打入2150*4500*20mm鋼板，鋼板上口與樁上口平齊，從樁頂下返0.4m采用雙拼H型鋼焊接鋼腰梁；在鋼腰梁施工完成后按照設(shè)計(jì)的開(kāi)挖深度分層進(jìn)行土方開(kāi)挖，當(dāng)挖至設(shè)計(jì)深度時(shí)，進(jìn)行錨索施工，所述的錨索施工的步驟為：①在已經(jīng)施工完成的支護(hù)鋼板上開(kāi)孔，基坑側(cè)壁按照錨索設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度，間距進(jìn)行錨索的鉆孔、錨桿體安裝、灌漿施工；②將腰梁與鋼板樁之間采用焊接連接，如果鋼板樁和腰梁之間有縫隙，在縫隙間采用楔形鋼墊墊牢，然后將腰梁、楔形鋼墊以及鋼板樁之間連接密實(shí)，確保鋼板樁整體受力；③當(dāng)錨桿體強(qiáng)度大于15MPa時(shí)，對(duì)錨桿體進(jìn)行張拉，鎖定錨索。在基坑適當(dāng)位置設(shè)置排水溝，用以攔截地表水，并排出場(chǎng)外，基坑底部沿支護(hù)樁側(cè)用砌塊砌筑臨時(shí)排水溝，基坑底部各拐角點(diǎn)設(shè)置集水井，用以排除基坑內(nèi)積水。

2.1 基坑支護(hù)鋼板樁的主要技術(shù)參數(shù)及技術(shù)要求

鋼板樁材料采用12m/700*300*13*24 H型鋼，材料要求鋼板樁進(jìn)場(chǎng)的工字鋼及所使用的鋼板需進(jìn)行外觀檢驗(yàn)及樁身缺陷矯正；施打前工字鋼咬口處宜涂抹黃油以保證施打的順利。 打樁作業(yè)要求宜選擇對(duì)周圍影響較小的振動(dòng)錘施打；為保證樁的垂直度選用屏風(fēng)式打入法。

2.2 基坑支護(hù)鋼板樁施工

2.2.1 鋼板樁施工工藝流程

鋼板樁的打設(shè)雖然在基坑開(kāi)挖前已完成，但整個(gè)板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)需要等分支下沉節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)施工和回填完成后，在許可的條件下才算完全結(jié)束。

鋼板樁施工步驟：

①打樁前，對(duì)鋼板樁逐根檢查，剔除連接鎖口銹蝕、變形嚴(yán)重的鋼板樁，不合格者待修整后才可使用。在鋼板樁的鎖口內(nèi)涂油脂，以方便打入拔出。

②測(cè)量放線：根據(jù)北京城市副中心行政辦公區(qū)啟動(dòng)區(qū)地下綜合管廊基坑支護(hù)圖紙使用全站儀釋放鋼板樁位置線，確定無(wú)誤后進(jìn)行施打。在插打過(guò)程中隨時(shí)測(cè)量監(jiān)控每根樁的斜度不超過(guò)2%，當(dāng)偏斜過(guò)大不能用拉齊方法調(diào)正時(shí)，拔起重打。

③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)，每插入一根即套上樁帽使用履帶式高頻液壓振動(dòng)打樁機(jī)輕輕錘擊。在打樁過(guò)程中，為保證垂直度，用兩臺(tái)經(jīng)緯儀在兩個(gè)方向加以控制。為防止鎖口中心平面位移，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。

④鋼板樁分4次打入，第一次由12m高打至4m，第二次打至8m，第三次打至10m，第四次打至設(shè)計(jì)標(biāo)高。打樁時(shí)，開(kāi)始打設(shè)第一、二根鋼板樁的打入位置和方向要確保精度，每打入1m測(cè)量一次。

⑤使用H型鋼板樁垂直就位，待樁穩(wěn)定、位置正確并垂直后，再振動(dòng)下沉。每根鋼板樁每下沉4m、8m、10m、12m的位置，停振檢測(cè)樁的垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差，及時(shí)糾正，在此施打過(guò)程中同時(shí)做好基坑四周的監(jiān)測(cè)工作。

⑥為加強(qiáng)鋼板樁墻的整體剛度，沿鋼板樁靠土側(cè)墻打入鋼板，防止流沙的坍塌，鋼板型材為Q235 2150*4500*20mm。根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)從管廊主廊墊層底下返400mm標(biāo)高處設(shè)置一道預(yù)應(yīng)力錨索，錨索長(zhǎng)度L=11m，錨固段長(zhǎng)度為6m，錨索水平間距為1.5m。錨索由3s15.2鋼絞線組成，鎖定值為100kN，設(shè)計(jì)值為175kN。

⑦在靠基坑一側(cè)設(shè)置鋼腰梁一道，通過(guò)錨索固定于原已打好的鋼板樁樁身上，鋼腰梁由2根28a工字鋼通過(guò)連接綴板雙拼而成，連接綴板使用Q235 300*100*8厚的鋼板間距1500mm與工字鋼焊接形成一個(gè)整體，雙拼工字鋼之間預(yù)留80mm寬的縫隙。

⑧錨索已施工完成，待注漿漿體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)張拉強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行錨索張拉。張拉合格后進(jìn)行分支下沉節(jié)點(diǎn)基坑內(nèi)的土方開(kāi)挖工作。

⑨拔樁，待地塊分支下沉節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)驗(yàn)收合格后組織基坑回填工作。在基坑回填至主廊標(biāo)準(zhǔn)段基礎(chǔ)墊層設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)開(kāi)始鋼板樁拔出工作。

2.2.2 鋼板樁的吊運(yùn)及安裝

2.2.2.1 裝卸鋼板樁宜采用兩點(diǎn)吊。吊運(yùn)時(shí)，每次起①吊的鋼板樁根數(shù)不宜過(guò)多，并應(yīng)注意保護(hù)鎖口免受損傷。吊運(yùn)方式有成捆起吊和單根起吊。成捆起吊通常采用鋼索捆扎，而單根吊運(yùn)常用專用的吊具。

2.2.2.2 鋼板樁堆放：鋼板樁堆放的地點(diǎn)，要選擇在不會(huì)因壓重而發(fā)生較大沉陷變形的平坦而堅(jiān)固的場(chǎng)地上，并便于運(yùn)往打樁施工現(xiàn)場(chǎng)。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)考慮到以后的施工方便；

②鋼板樁要按型號(hào)、規(guī)格、長(zhǎng)度分別堆放，并在堆放處設(shè)置標(biāo)牌說(shuō)明；

③鋼板樁應(yīng)分層堆放每層堆放數(shù)量一般不超過(guò)5根，各層間要墊枕木，墊木間距一般為3-4m，且上、下層墊木應(yīng)在同一垂直線上，堆放的總高度不宜超過(guò)2m。

鋼板樁安裝注意以下幾點(diǎn)：①確定鋼板樁樁位無(wú)誤后起吊、就位。②根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況試打第一根鋼板樁，觀察其進(jìn)入土層的速度及樁身的垂直度。（使用兩臺(tái)經(jīng)緯儀）③在鋼板樁施打過(guò)程中必須觀察四周基坑是否有位移情況，做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述實(shí)踐證明鋼板樁與預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合支護(hù)的構(gòu)造方法應(yīng)用在地下綜合管廊深基坑中地塊分支下沉節(jié)點(diǎn)基坑支護(hù)具有良好的效果。具有占用場(chǎng)地小、施工速度快、比傳統(tǒng)混凝土灌注樁更經(jīng)濟(jì)適用。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際監(jiān)測(cè)及信息化施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，極大的提高了對(duì)深基坑二次開(kāi)挖過(guò)程中基坑支護(hù)的安全可靠性及縮短施工周期。同時(shí)在本工程中也很好的利用了預(yù)應(yīng)力錨索在注漿漿體中加入ANG-管道壓漿劑縮短了水泥的凝固時(shí)間，達(dá)到了預(yù)應(yīng)力錨索提前張拉的效果。最終本工程經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)及優(yōu)化施工，在綜合管廊分支下沉節(jié)點(diǎn)基坑支護(hù)完工后，通過(guò)了重載及雨季的雙重考驗(yàn)，基坑的水平位移及沉降均在設(shè)計(jì)規(guī)范允許的范圍之內(nèi)，同時(shí)主廊基坑的沉降及位移均也在可控范圍之內(nèi)?；庸ぷ鳡顟B(tài)良好，這說(shuō)明鋼板樁和預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合基坑支護(hù)形式是比較合理的、可行的，進(jìn)而解決了城市地下綜合管廊的基坑二次開(kāi)挖支護(hù)難、施工周期長(zhǎng)的問(wèn)題，并且為社會(huì)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃強(qiáng).建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程應(yīng)用手冊(cè)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.

[2]龔曉南.深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998.

[3]黃強(qiáng)，惠永寧.深基坑支護(hù)工程實(shí)例集[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997.