引孔拉森鋼板樁在陸地箱涵基坑支護中的應(yīng)用

衛(wèi)聰聰

摘要：拉森鋼板樁以其施工便捷、強度高、防滲、施工速度快和可重復(fù)使用的優(yōu)點在市政工程的深溝槽施工支護中得到了廣泛的使用。本文結(jié)合實際工程案例，闡述了陸地箱涵基坑開挖過程中通過采用引孔拉森鋼板樁的施工技術(shù)，克服了施工條件復(fù)雜的難題，有效保證了施工進度及安全。

Abstract： Larsen steel sheet piles have been widely used in deep trench construction support of municipal engineering because of its convenient construction， high strength， anti-seepage， fast construction speed and reusability. Based on the actual engineering case， this paper expounds the construction technology of using the pilot hole Laisen steel sheet pile in the excavation process of the land box culvert， which overcomes the complicated construction conditions and effectively ensures the construction progress and safety.

關(guān)鍵詞：拉森鋼板樁;支護;引孔;施工技術(shù)

Key words： Larsen steel sheet pile;support;pilot hole;construction technology

中圖分類號：TU99? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）33-0292-03

0? 引言

拉森鋼板樁是一種用振動錘或打樁機將特制的鋼板樁壓入地下，相互連接成一道板墻，作為深基坑安全施工的臨時擋土、擋水支護結(jié)構(gòu)，拉森鋼板樁具有施工簡便、速度快、強度高、不易漏水、接合緊密、可重復(fù)使用等優(yōu)點，但在施工過程中會造成噪音污染和震動，影響施工場地周邊居民和建筑物。本文結(jié)合某陸地箱涵城中村施工段的實際情況，利用引孔拉森鋼板樁，解決了現(xiàn)場施工條件復(fù)雜的難題，為箱涵的順利施工奠定了基礎(chǔ)，縮短了施工工期，減少了工程造價。

1? 工程概況

某陸地箱涵施工段，施工樁號為K2+040～K2+196，位于城中村內(nèi)。施工內(nèi)容主要有排水管遷改（樁號K1+955安康路轉(zhuǎn)彎位置附近分布一根？準1200雨水管橫穿箱涵、樁號K2+020位置分布一根？準500的排水管）、10kV電力改遷、自來水管道改遷、天然氣調(diào)壓柜保護、基槽鋼板樁支護開挖、5.5*2.7m箱涵主體施工。

2? 場地條件

承建陸地箱涵工程地貌單元屬長江沖積三級階地，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造資料，武漢地區(qū)的大地質(zhì)構(gòu)造均屬古老的地質(zhì)構(gòu)造，且無全新世活動跡象，場區(qū)地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性良好，不良地質(zhì)作用不發(fā)育，局部地段的灰?guī)r及泥灰?guī)r層中雖可能存在巖溶，但上覆較厚的老黏性土，相應(yīng)場地不屬巖溶地面塌陷易發(fā)區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害危險性小，從整個場地地層分布特征來看，自然地面下20.0m深度范圍內(nèi)地層多為人工填土層、淤泥層、一般黏性土層和老黏性土層。各單元層和亞層層面埋深及厚度差異較大，屬于不均勻地基。

承建工程場地地下水按其埋藏條件和含水層性質(zhì)分為上層滯水、弱孔隙承壓水兩種類型。上層滯水主要賦存于人工填土層中，分布不連續(xù)，無統(tǒng)一的自由水面，地下水位埋深一般在0.6～4.5m之間，局部堆土段可達11.2m，主要接受地表水與大氣降水補給，遠離湖岸地段的水量有限易于疏干，近湖岸深厚填土地段由于與湖水連通且相互補給，水量較大。弱孔隙承壓水主要賦存于局部分布的（2-4）層礫砂、（3-4a）細砂夾角礫中，與區(qū)域地下水體有水力聯(lián)系，水頭標高一般為13.0m左右，年變幅3.0-4.0m，水量一般不大。

根據(jù)設(shè)計勘探地質(zhì)，K2+040～K2+196段地基土分布依次為：表層為1-1雜填土（黏聚力8kPa，內(nèi)摩擦角17°），厚度約1-3m，密實度不均勻，承載力低，不可直接作為擬建工程基礎(chǔ)持力層，作為基槽側(cè)壁土層，其自穩(wěn)性差，應(yīng)重點支護。部分地段1-3淤泥質(zhì)黏土（fak=50kPa，Es=2.5MPa，黏聚力11kPa，內(nèi)摩擦角4°），厚度約1m左右，以淤泥質(zhì)黏土為主，混含少量素填土，不宜作為承建工程基礎(chǔ)持力層，作為基槽側(cè)壁土層，其自穩(wěn)性差，應(yīng)重點支護。

3? 本工程難點及風(fēng)險

①基坑施工自身風(fēng)險：本工程的鋼板樁箱涵長度約為250m，箱涵溝槽基坑重要性等級為二級。工程規(guī)模大、施工周期長，工程中將經(jīng)歷雨季施工等眾多風(fēng)險，基坑支護體系將長期暴露，一旦支護體系失穩(wěn)，將造成巨大的工程事故。

②周邊環(huán)境風(fēng)險源眾多：該區(qū)域距離已有建筑物較近，箱涵基槽距離某公寓樓約3～4m，箱涵周邊地下管線的種類繁多，包括各類雨、污水管線、給水管線等，管線分布較為密集、埋設(shè)深度不一，部分修建年代久遠，缺乏基本資料。部分管道周邊存在地層疏松甚至空洞等隱患，受施工擾動后極易造成次生事故，因此在施工中應(yīng)加強監(jiān)測，避免對周邊管線造成不良影響。

4? 溝槽支護設(shè)計

根據(jù)設(shè)計圖紙要求，本段基槽支護采用拉森鋼板樁支護方法，設(shè)計樁長為9m，鋼支撐安裝中心標高為場平標高以下50cm。本工程投入的拉森鋼板樁采用FSP-IV型拉森鋼板樁，寬400mm，高170mm，壁厚15.5mm，理論重量76.1kg/m，橫截面積每片為96.99cm2，二次力矩每片4670cm4，每米38600cm4，截面模量每片362cm4，每米2270cm3，要求鋼板樁無穿孔，修邊調(diào)直后方可使用。

基槽支護拉森鋼板樁之間用25b工字鋼圍檁進行連接，圍檁與每根拉森鋼板樁之間用焊接鋼板連接，采用D426×9的鋼管進行內(nèi)部支撐。

5? 施工工藝技術(shù)

5.1 施工部署

K2+040～K2+196段陸地箱涵位于城中村內(nèi)，鋼板樁位置離原有建筑距離較近，約3-4m，考慮到常規(guī)的機械手打樁法產(chǎn)生的振動及噪音均較大，對臨近的房屋造成的影響不可預(yù)測。為減少施打鋼板樁時所引起的土層擾動變形，采用直徑600mm的鉆具進行引孔施工，打設(shè)板樁采用ZAX450打樁機械手完成，最終在臨時便道上進行基槽支護鋼板樁打設(shè)。箱涵基槽支護樁拔除可在臨時便道上進行，拔除的樁材可臨時堆存于圍擋與道路之間的間隔區(qū)，后期及時裝車運出施工場區(qū)。

5.2 工藝流程

準備工作→定位放線→路面破碎挖除→引孔定位→鉆機就位→第一孔鉆進→鉆孔回填→第二孔鉆機就位→第二孔鉆進→鉆孔回填→如此連續(xù)引孔→鋼板樁跟進打設(shè)→土方開挖→箱涵施工→板樁的拔除。

5.3 施工方法

①準備工作。破除表層混凝土路面后對孔位進行復(fù)核，偏差不得大于10mm;移動鉆機至作業(yè)位置，移動前必須仔細觀察現(xiàn)場情況，移位做到平穩(wěn)、安全;就位后調(diào)整樁架垂直度偏差小于1/250，并在鉆桿上做好標記，控制引孔深度不得小于設(shè)計拉森鋼板樁底標高。在鋼板樁的接口槽里面涂抹潤滑油，樁尖處的凹槽底口用膠泥堵住，避免打樁時泥沙進入，以增強咬合的嚴密性，并增加潤滑，便于施工。鋼板樁堆放場地要平整堅實，底層墊枕木，堆高不超過5層。

②鉆機引孔。引孔采用螺旋鉆機，成孔直徑600mm，引孔間距700mm，按順序依次引孔至樁底標高。第一根樁施工時，不可進尺太快，要慢速，掌握地層對鉆機的影響情況，以確定在該地層條件下的鉆進參數(shù)，然后進行連續(xù)引孔施工。為確保鋼板樁順利施工，在螺旋鉆機成孔后，先采用細砂進行回填并注水保證密實，再進行鋼板樁打設(shè)跟進施工。

③鋼板樁打設(shè)。1）打設(shè)板樁可采用挖機改裝的ZAX450打樁機械手完成，施打前一定要熟悉地下管線、構(gòu)筑物的情況，認真放出準確的鋼板樁邊線。2）板樁施打采用屏風(fēng)式打入法施工。屏風(fēng)式打入法不易使板樁屈曲、扭轉(zhuǎn)、傾斜和墻面凹凸，打入精度高，易于實現(xiàn)封閉合攏。施工時，將10～20根板樁成排插入導(dǎo)架內(nèi)，使它呈屏風(fēng)狀，然后再施打。3）在插打過程中隨時測量監(jiān)控每塊樁的斜度不超過2%，樁位偏差不大于50mm，樁頂標高偏差不大于100mm，垂直偏差不大于0.5%，當(dāng)偏斜過大不能用拉齊方法調(diào)正時，拔起重打。

④開挖及支撐安裝?；坶_挖斷面寬7.9.m，開挖基底高程為15.8m，開挖深度約4.2m，基槽支護拉森鋼板樁之間用25b工字鋼圍檁進行連接，圍檁與每根拉森鋼板樁之間用焊接鋼板連接，采用D426×9的鋼管進行內(nèi)部支撐。土方開挖配合支撐的安裝分批分次進行出土，分層分區(qū)連續(xù)施工，并對稱開挖，對于支撐已經(jīng)安裝好部位用小挖機進倉輔助進行土方清理。

⑤鋼板樁的拔出?；蹅?cè)墻回填后，可拔除板樁。采用振動錘拔樁，拔樁起點離開角樁5根以上，拔除順序與打樁過程相反，間隔拔樁，間距不小于2m。對拔樁后留下的樁孔，用砂或者1：1水泥砂漿進行處理。保證拔樁過程中臨近原有建筑物、構(gòu)筑物和地下管線的安全。

6? 安全監(jiān)測

6.1 監(jiān)測內(nèi)容

為保證該基坑順利進行，除支護方案合理，支護措施到位以外，還需要組織嚴密的環(huán)境監(jiān)測。實施有效的監(jiān)測工作，不僅可以指導(dǎo)基坑支護及開挖施工，同時還起到預(yù)警的作用，通過監(jiān)測信息反饋來指導(dǎo)施工，保障基坑周邊內(nèi)外環(huán)境的安全運行。另由于基坑支護鋼板樁離原有建筑距離較近，約3-4m，還應(yīng)對基坑周邊原有建筑物實施有效監(jiān)測，及時反饋監(jiān)測信息，保障建筑物與施工安全。本次施工委托具備相關(guān)資質(zhì)的第三方機構(gòu)進行基槽及周邊環(huán)境的安全監(jiān)測工作，結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求，監(jiān)測內(nèi)容如下：

①變形監(jiān)測：變形監(jiān)測包括支護樁水平位移監(jiān)測，地面沉降監(jiān)測，臨近建筑物及道路和管線的沉降監(jiān)測。變形監(jiān)測必須符合現(xiàn)行《建筑變形測量規(guī)程》和《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的要求。

②應(yīng)力監(jiān)測：支護樁鋼支撐應(yīng)力監(jiān)測?；颖O(jiān)測對象及項目分類詳見表1。

6.2 監(jiān)測結(jié)果

根據(jù)本工程設(shè)計文件、《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》GB50497-2009監(jiān)測項目及監(jiān)測結(jié)果如表2-表3所示。

根據(jù)第三方監(jiān)測結(jié)果顯示，地表、建筑物、樁體水平位移、樁頂、房屋傾斜、管線、沉降速率均小于0.03mm/d，結(jié)合并參考《建筑物變形測量規(guī)范》要求規(guī)定：建筑物最后100天沉降速率小于0.01～0.03mm/d作為穩(wěn)定指標，由此可見結(jié)構(gòu)沉降趨于穩(wěn)定。

7? 結(jié)語

本文結(jié)合具體工程實例，針對箱涵基坑支護施工過程中遇到的復(fù)雜場地問題，采用引孔拉森鋼板樁的施工方法對基坑進行支護，充分發(fā)揮了拉森鋼板樁施工簡單、輕質(zhì)、隔水性好、互換性良好、可回收循環(huán)利用、環(huán)保無污染等優(yōu)點，避免了在打樁過程中由于機械振動引發(fā)土體下沉、周邊建筑物沉降和產(chǎn)生裂縫等一系列問題，支護結(jié)果滿足工程設(shè)計，在降低工程成本，確保施工安全的同時，也縮短了工期，避免了環(huán)境污染，創(chuàng)造了生態(tài)效益，可為同類工程提供一定的參考。

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