不等深基坑拉森鋼板樁+鋼管內(nèi)撐支護(hù)施工方法

郎永強(qiáng) 山西建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，太原 030000

1 引言

目前施工地下構(gòu)筑物工程，大多數(shù)施工場(chǎng)地都比較狹小，而且周邊環(huán)境復(fù)雜又緊鄰建筑物，一方面要考慮基坑施工本身安全，另一方面還要考慮對(duì)周邊環(huán)境和居民的影響降到最低。我單位施工的地下污水處理工程，基坑開挖深度不相同，分別為6.3m 和9.1m，基坑?xùn)|側(cè)距污水處理站側(cè)壁約11m 處為一棟四層建筑，帶一層地下室；基坑南側(cè)約3m 處為一個(gè)在施基坑，基坑西側(cè)為綠化場(chǎng)，基坑北側(cè)為道路。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告顯示土層結(jié)構(gòu)分布較為復(fù)雜，所以施工中本著經(jīng)濟(jì)合理、不產(chǎn)生大的震動(dòng)噪音、不影響現(xiàn)場(chǎng)周邊建筑物的安全和確保支護(hù)不破壞地下污水處理站側(cè)壁的結(jié)構(gòu)整體性等諸多原則，本基坑采用拉森鋼板樁+鋼管內(nèi)撐支護(hù)方案，旨在解決兩個(gè)問(wèn)題：一是通過(guò)設(shè)置不同標(biāo)高的圍檁來(lái)解決深度不同、鋼板樁支護(hù)長(zhǎng)度不同而保證變形統(tǒng)一的效果；二是該工程為污水處理工程，通過(guò)設(shè)置不同標(biāo)高和位置的角撐避免鋼管內(nèi)支撐與結(jié)構(gòu)的穿插，確保地下構(gòu)筑物側(cè)壁結(jié)構(gòu)的完整性。通過(guò)實(shí)施，不僅滿足了現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工況，同時(shí)有效地保證了結(jié)構(gòu)的完整性。

圖1 基坑支護(hù)平面

2 工藝原理

鋼板樁采用熱軋U 形鋼板樁（鋼板樁的型號(hào)由設(shè)計(jì)計(jì)算確定），在鋼板樁一定標(biāo)高處設(shè)置雙拼HW 鋼腰梁，圍檁與焊接在拉森鋼板樁上的三角支架采用焊接連接。

圍檁之間設(shè)置對(duì)撐與角撐，一方面約束鋼板樁的變形，一方面保證結(jié)構(gòu)側(cè)壁的完整性，在每根對(duì)撐兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置立柱，同時(shí)采用聯(lián)系桿進(jìn)行拉結(jié)；相鄰角撐之間設(shè)置聯(lián)系桿進(jìn)行連接，立柱與聯(lián)系桿均采用HW 型鋼，型號(hào)由設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行確定。

在圍檁標(biāo)高變化處，低跨標(biāo)高處的鋼圍檁延伸到高跨部位一定長(zhǎng)度后設(shè)置交叉型鋼與上下鋼圍檁焊接進(jìn)行力的傳遞，同時(shí)在高低跨圍檁重疊長(zhǎng)度范圍內(nèi)垂直于圍檁按照一定間距設(shè)置型鋼支撐，抵抗傳力過(guò)程中圍檁的變形。

3 主要施工操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

基坑定位→場(chǎng)地平整→鋼板樁準(zhǔn)備→支護(hù)樁、立柱放線→壓入鋼板樁、立柱→焊接三角托架→擱置、焊接圍檁→設(shè)置對(duì)撐和第一道角撐→對(duì)撐、角撐與立柱連 接→在低標(biāo)高部位設(shè)置第二道角撐（根據(jù)支撐標(biāo)高，土方開挖到適宜操作的標(biāo)高處安裝支撐）

3.2 主要施工方法

將施工區(qū)域控制點(diǎn)標(biāo)明并經(jīng)過(guò)復(fù)核無(wú)誤后加以有效保護(hù)，按順序標(biāo)明鋼板樁的具體樁位，灑灰線標(biāo)明。

3.2.1 鋼板樁的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)、吊裝、堆放

鋼板樁進(jìn)場(chǎng)要有材質(zhì)檢驗(yàn)報(bào)告，并對(duì)外觀進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)彎扭、碰傷和鎖口變形的鋼板樁，在鋼板裝施工前及時(shí)進(jìn)行糾正，并對(duì)鎖口破裂、扭曲、變形的鋼板樁和表面存在焊接鋼板、鋼筋留下的殘?jiān)龅匿摪鍢稇?yīng)進(jìn)行剔除，以減少打樁過(guò)程中的困難。拉森鋼板樁外觀檢驗(yàn)包括表面缺陷、平直度、鎖口形狀、長(zhǎng)度、寬度、高度和厚度等項(xiàng)內(nèi)容。

裝卸鋼板樁過(guò)程中宜采用兩點(diǎn)起吊的方法進(jìn)行吊運(yùn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況可以采用成捆起吊，也可以采用單根起吊，采用成捆起吊時(shí)要采用鋼索捆扎，每次起吊的鋼板樁根數(shù)不宜過(guò)多，并注意保護(hù)鋼板樁的鎖口免受損傷。如果采用單根吊運(yùn)時(shí)要常采用專用的吊具進(jìn)行吊運(yùn)。

鋼板樁堆放時(shí)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。堆放時(shí)采用分層堆放，每層堆放數(shù)量不宜超過(guò)5 根。為防止鋼板樁變形，各層間要墊枕木，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)2 米。

3.2.2 鋼板樁施工

（1）打樁前，在鋼板樁的鎖口內(nèi)涂油脂，確保鋼板樁之間咬合緊密，同時(shí)以方便打入和拔出。

（2）插打第一片鋼板樁

剛開始先進(jìn)行試打，采用目測(cè)和吊線墜的方式校正鋼板樁的垂直度，然后再進(jìn)行正式插打。插打鋼板樁時(shí)，第一根鋼板樁是整個(gè)圍護(hù)的基準(zhǔn)，作為導(dǎo)向樁必須進(jìn)行反復(fù)測(cè)量檢查，確保插正、打正，使鋼板樁方向垂直，位置準(zhǔn)確，以免影響后面鋼板樁的施工。

（3）插打順序

在施工前20 根鋼板樁2 時(shí)，為了防止打樁過(guò)程中鋼板樁向一側(cè)傾斜，插打時(shí)應(yīng)采取左右跳打的方式依次對(duì)稱向兩側(cè)進(jìn)行，待施工的鋼板樁形成一面整體墻后再采取向一側(cè)連續(xù)施打的方式進(jìn)行大面積施工。

（4）打方法

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土層結(jié)構(gòu)分布的復(fù)雜程度，為了確保鋼板樁的垂直度和相鄰鋼板樁之間的咬合度，可以借助步履式長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)沿著鋼板樁所在位置鉆孔，通過(guò)鉆孔使孔周邊土層利于鋼板樁穿透復(fù)雜的土層結(jié)構(gòu)垂直壓入土層內(nèi)。在插打過(guò)程中，采用移動(dòng)履帶吊將樁夾住后，進(jìn)一步復(fù)核樁的垂直度、位置，認(rèn)可后進(jìn)行插打。

（5）鋼板樁合攏

在鋼板樁即將合攏時(shí)，根據(jù)鋼板樁的寬度測(cè)量并計(jì)算鋼板樁之間的直線距離，從而確定合攏處鋼板樁所需要的片數(shù)。合攏應(yīng)盡量選在靠近角樁4～5 片的位置，且合攏處兩片樁應(yīng)一高一低，并應(yīng)保證在同一個(gè)平面內(nèi)，使相鄰的鎖口要盡量平行。

3.2.3 立柱施工

立柱施工時(shí)壓入土層的深度要滿足設(shè)計(jì)要求，立柱在對(duì)撐兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置，并與鋼支撐采用焊接連接。立柱之間在對(duì)撐上下采用槽鋼進(jìn)行焊接連接，焊縫高度不小于6mm，立柱施工要注意垂直度的控制，以保證與對(duì)撐的有效連接，具體見下圖2，圖3。

圖2 立柱與鋼管支撐連接節(jié)點(diǎn)

圖3 1-1 剖面

3.2.4 圍檁施工

（1）圍檁安裝

先在鋼板樁墻面進(jìn)行抄平放線，畫出鋼圍檁安裝位置，在鋼板樁上焊接三角托架，利用汽車吊車將鋼圍檁平穩(wěn)地放在三角托架上，臨時(shí)焊接固定。圍檁與鋼板樁之間的空隙采用廢舊型鋼進(jìn)行加墊，焊牢，圍檁在轉(zhuǎn)角處要設(shè)置加勁板。見下圖4、圖5。

圖4 鋼圍檁三角托架大樣圖

圖5 腰梁轉(zhuǎn)角處加勁板

（2）不同標(biāo)高處圍檁節(jié)點(diǎn)施工

高低標(biāo)高圍檁節(jié)點(diǎn)處施工時(shí)，低標(biāo)高處的腰梁向高標(biāo)高處延伸5m，與高標(biāo)高處的腰梁搭接長(zhǎng)度為5m，高低兩標(biāo)高之間在5m 范圍內(nèi)擱置槽鋼交叉擱置并與雙拼HW400×400 鋼腰梁進(jìn)行焊接，焊接采用三面角焊進(jìn)行滿焊，最小焊腳尺寸不小于12mm，在搭接段鋼腰梁與鋼板樁進(jìn)行焊接。腰梁重疊的5m 范圍內(nèi)，高低腰梁之間設(shè)置垂直于腰梁的型鋼支撐，約束腰梁的變形。基坑不同標(biāo)高部位鋼板樁的施工節(jié)點(diǎn)見下圖6：

圖6 高低跨處節(jié)點(diǎn)

3.2.5 鋼管支撐施工

鋼管支撐與圍檁之間的空隙進(jìn)行加墊鋼板，焊牢，鋼管內(nèi)支撐充分考慮了結(jié)構(gòu)的完整性，結(jié)合鋼板樁的變形，設(shè)置了對(duì)撐和角撐。

（1）設(shè)置原則

對(duì)撐設(shè)置于結(jié)構(gòu)頂板標(biāo)高上300mm 的部位。

角撐根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算和基坑深度確定設(shè)置的道數(shù)，在高低不同的基坑內(nèi)，高標(biāo)高基坑部位設(shè)置于地下構(gòu)筑物頂板上300mm 的部位，低標(biāo)高部位的角部支撐除地下構(gòu)筑物頂板標(biāo)高上300mm 的部位設(shè)置外，為了約束鋼板樁的變形和不穿透結(jié)構(gòu)，在基坑深度范圍內(nèi)的中間標(biāo)高處也設(shè)置角部支撐，具體如圖1 所述。

（2）對(duì)撐連接方法

對(duì)撐連接用于基坑中部位置，鋼管對(duì)撐垂直于鋼圍檁與其采用連焊接連接。如圖7。

圖7 鋼管支撐與圍檁直撐連接圖

圖8 鋼管支撐與圍檁角撐連接圖

（3）角部支撐連接方法

角部支撐連接用于基坑角部，具體設(shè)置見圖1。鋼管角部支撐與圍檁結(jié)構(gòu)有一定的夾角，角部支撐安裝前將支座墊板及鋼圍檁進(jìn)行焊接，使角部支撐與墊板連成整體。焊縫要滿焊牢固，焊縫高度≥8mm。并應(yīng)保證端頭板面與支撐垂直后，然后進(jìn)行角撐安裝作業(yè)。如圖8。

4 實(shí)施效果

我單位施工的污水處理工程采用該方法進(jìn)行施工，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具體如下：

實(shí)現(xiàn)了在狹窄空間條件下，復(fù)雜土層和基坑開挖標(biāo)高不同的支護(hù)效果，降低基坑施工場(chǎng)地的空間要求。

通過(guò)采用該方法進(jìn)行基坑支護(hù)的施工，在壓樁過(guò)程中借助步履式長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)對(duì)施工方法和施工工藝進(jìn)行改進(jìn)，解決了復(fù)雜土層中壓樁的困難的實(shí)際問(wèn)題。

使用該方法施工，通過(guò)采用常規(guī)施工工藝對(duì)高低跨節(jié)點(diǎn)處的圍檁和支撐方面的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造進(jìn)行優(yōu)化，不僅保證了基坑支護(hù)本身和周邊建筑物、道路的施工安全，同時(shí)避免了支撐穿越污水處理站側(cè)壁的結(jié)構(gòu)，保證了構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)側(cè)壁的完整性。

該工法施工周期短，縮短了支護(hù)的工期，進(jìn)而縮短了整個(gè)工程的施工周期，并對(duì)周邊的環(huán)境影響降到了最低，為施工可以提供后續(xù)的安全保障。