關(guān)于拉森鋼板樁引孔注漿支護(hù)方式的幾點(diǎn)思考

張彩紅

（廣州開發(fā)區(qū)財(cái)政投資建設(shè)項(xiàng)目管理中心）

0 引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各種快捷、有效、環(huán)保的建筑工法在建筑行業(yè)內(nèi)得到廣泛的認(rèn)可及應(yīng)用。20 世紀(jì)末，拉森鋼板樁的應(yīng)用在我國已具備一定的規(guī)模，因其具有強(qiáng)度高、耐久性能良好、周轉(zhuǎn)率高、施工方便、工期較短、大量減少土石方量和混凝土的使用量、搶險(xiǎn)救災(zāi)的時(shí)效性較強(qiáng)等優(yōu)勢，在市政工程、建筑工程、水利工程等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)遇到較大硬度的土體和硬質(zhì)地基（如花崗巖）時(shí)，一般靜壓或者錘擊都無法將拉森鋼板樁打入，此時(shí)，就需要引孔，個(gè)別特殊情況，需要進(jìn)行注漿施工。

1 拉森鋼板樁引孔注漿施工工藝的應(yīng)用

1.1 機(jī)械準(zhǔn)備

打樁機(jī)（用于打、拔拉森鋼板樁）、履帶式起重機(jī)（用于吊樁、裝車）、履帶式挖掘機(jī)（用于挖槽、配合樁機(jī)作業(yè)等）、氣割機(jī)（用于切割鋼板樁圍檁等）、注漿機(jī)（用于拔樁空隙注漿）等。

1.2 拔樁施工

待地下結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到回填要求后，先對(duì)基坑進(jìn)行回填，再進(jìn)行拉森鋼板樁的拔除施工。拔除大面積的鋼板樁前，應(yīng)進(jìn)行工藝試驗(yàn)，以便選取合理的拔除順序、拔除時(shí)間，以及樁孔處理措施等參數(shù)。拔樁期間，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)地下結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的變形監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整施工工藝。拔樁時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)，如拔樁帶土過多將引起土體位移、地面沉降，危及已實(shí)施的地下結(jié)構(gòu)。振動(dòng)錘產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動(dòng)將破壞鋼板樁同周圍土體之間的粘結(jié)力，并依靠附加的起吊力克服拔樁阻力將樁拔出。

1.3 注漿施工

為加固土體，樁拔出后，立即插入注漿管對(duì)樁孔進(jìn)行注漿（深度為鋼板樁底至自然地面），以減少對(duì)鄰近結(jié)構(gòu)物的影響，注意控制注漿壓力、注漿流量及拔管速度。正式實(shí)施之前，應(yīng)首先安排開展現(xiàn)場注漿試驗(yàn)，再根據(jù)實(shí)際的注漿情況，綜合考慮各項(xiàng)因素后，確定相關(guān)技術(shù)參數(shù)。

2 工程概況

某市政工程，道路全長約3.5km，為城市主干路，規(guī)劃紅線寬度為60m，設(shè)置雙向8 車道，設(shè)計(jì)速度為60km/h。新建d500～d600 鋼筋混凝土污水管3626m、d300～d3000 鋼筋混凝土雨水管8890m、鋼筋混凝土排水明渠（斷面寬7m）262m、鋼筋混凝土箱涵、混凝土排水明渠（3.0×2.0m）等。排水管坑分別采用擋土板、槽鋼[36c、拉森Ⅲ型、Ⅳ型鋼板樁（含1～3 道φ325×8 鋼管內(nèi)支撐）進(jìn)行支護(hù)，且部分管道（污水管約235m、管道埋深約2.991～4.049m、石方含量約60%；雨水管約493m、管道埋深約4.995～7.788m、石方含量約40%～50%）采用了引孔（鉆孔直徑φ150）注漿（粘土漿液：水泥為8：2）施工工藝（以下簡稱“原支護(hù)方案”）。管坑支護(hù)參數(shù)表見表1。

3 原支護(hù)方案造價(jià)分析

該排水工程總造價(jià)約為14288.86 萬元，其中打拔拉森Ⅲ型、Ⅳ型鋼板樁的費(fèi)用約為2081.10 萬元，打拔槽鋼的費(fèi)用約為181.82 萬元，引孔注漿的費(fèi)用約為3854.48 萬元，是打拔鋼板樁費(fèi)用的1.70 倍，占總造價(jià)的26.98%，占比較大，故需進(jìn)行支護(hù)方案分析比較，以求獲得技術(shù)先進(jìn)實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理節(jié)約的較佳的優(yōu)化替代方案。

4 支護(hù)方案優(yōu)化、比較

4.1 原支護(hù)方案的優(yōu)化：套用不同的定額子目

原支護(hù)方案的鋼板樁引孔、注漿分別套用2010 年版定額子目“A2-101 鉆孔灌注微型樁直徑200mm 以內(nèi)”并按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行樁徑、水泥的換算后，全費(fèi)用綜合單價(jià)分別約為150.37 元/m、151.55 元/m。根據(jù)財(cái)政評(píng)審機(jī)構(gòu)的要求，如考慮套用定額子目“A2-60 鉆孔成樁樁徑500mm 以內(nèi)”并按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行樁徑、水泥的換算后，則鋼板樁引孔、注漿的全費(fèi)用綜合單價(jià)分別約為6.64/m、14.80 元/m，費(fèi)用約為286.91 萬元，比原方案減少約3567.57 萬元。但此方案目前還存在著爭議，有待進(jìn)一步研究與探討。

4.2 支護(hù)方案2：不采用引孔注漿的鋼板樁支護(hù)

根據(jù)地質(zhì)資料顯示，本項(xiàng)目的巖土工程特征為：粉質(zhì)粘土、粉砂、淤泥質(zhì)土、礫砂、砂質(zhì)粘性土，區(qū)域范圍內(nèi)的基巖為燕山期花崗巖，但均為全風(fēng)化巖帶和強(qiáng)風(fēng)化巖帶，巖心呈堅(jiān)硬土狀或土狀，遇水易軟化。具體含量比例為：松土6%，普通土76%，軟石12%，次堅(jiān)石6%，無堅(jiān)石，且含量少，零散分布。并參考本項(xiàng)目周邊地區(qū)同類地質(zhì)條件、已實(shí)施成功的類似專業(yè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)圖紙、施工方案，建議原支護(hù)方案可修改為采用鋼板樁進(jìn)行支護(hù)，但無需采用引孔注漿工藝。拔樁時(shí)，先用振動(dòng)錘將鎖口振活以減小鋼板樁與土的粘結(jié)力，然后邊振邊拔。對(duì)于較難拔的樁，可用柴油錘先振打，再與振動(dòng)錘交替進(jìn)行振打和振拔。拔出鋼板樁后，及時(shí)回填并達(dá)到回填密實(shí)度要求。該方案不僅可縮短工期，也可節(jié)約造價(jià)約3854.48 萬元。但此支護(hù)方案須聯(lián)合勘察、設(shè)計(jì)等單位從支護(hù)方案安全性、技術(shù)可行性等方面展開進(jìn)一步的探討研究。

4.3 支護(hù)方案3：采用頂管施工工藝

頂管施工技術(shù)是一種借助頂推裝置，將管道在地下逐節(jié)頂進(jìn)的非開挖施工技術(shù)，具有減少土石方開挖量、節(jié)約工期、減少路面破壞、減少地面建（構(gòu)）筑物等的拆遷、交通影響小、機(jī)械化程度高等優(yōu)點(diǎn)。

⑴根據(jù)廣東省標(biāo)準(zhǔn)《頂管技術(shù)規(guī)程》（DBJ/T15-106－2015)，不宜采用頂管的地質(zhì)情況包含：標(biāo)貫擊數(shù)小于2 的軟土層；花崗巖球狀風(fēng)化強(qiáng)烈的土層；地下水位以下粒徑大于50mm 以上的卵礫石地層。結(jié)合本項(xiàng)目的地質(zhì)情況，采用頂管施工工藝在技術(shù)上是可行的。根據(jù)所輸送流體的腐蝕性及土質(zhì)情況選用頂管的管材；頂管的工作井、接收井的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、管道埋深、施工工藝及環(huán)境條件等因素進(jìn)行選用；頂管允許頂力計(jì)算如表2。

⑵采用原支護(hù)方案的該排水工程總造價(jià)約為14288.86 萬元（采用2010 年定額計(jì)算），污水管、雨水管、明渠等全長約為12.976km，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為14288.86萬元/12.976km=1101 萬元/km，根據(jù)《廣東省建設(shè)工程計(jì)價(jià)依據(jù)編制技術(shù)報(bào)告2018》，考慮到2018 年定額相對(duì)于2010 年定額的增幅為6.62%，該經(jīng)濟(jì)指標(biāo)調(diào)整為1174 萬元/km。

⑶某相鄰區(qū)域內(nèi)類似排水工程的總造價(jià)約為14654.77 萬元（采用2018 年定額計(jì)算），d300～d1200鋼筋混凝土、鋼管污水管、d800～d3000 鋼筋混凝土、鋼管雨水管、渠箱等全長約為13.802km。明挖段采用拉森鋼板樁進(jìn)行支護(hù)，頂管段采用泥水平衡頂進(jìn)施工，設(shè)置頂管工作井、接收井并采用水泥攪拌樁進(jìn)行止水及洞口加固。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為14654.77 萬元/13.802km=1062 萬元/km。

表1

表2

⑷由此可見，若本項(xiàng)目的原支護(hù)方案借鑒上述類似排水工程,部分管道改為采用頂管施工工藝，則可節(jié)約造價(jià)約12.976km×（1174 萬元/km－1062 萬元/km）=1453.31 萬元，約占原方案總造價(jià)14288.86 萬元的10.17%。

⑸這說明，頂管方案技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理。如果根據(jù)本項(xiàng)目的實(shí)際情況，采用頂管施工工藝后進(jìn)一步優(yōu)化頂管工作井和接收井的規(guī)格尺寸、數(shù)量、配筋率、止水及加固用的水泥攪拌樁的用量、參數(shù)、中繼間的數(shù)量、結(jié)構(gòu)形狀和供油方式，以及優(yōu)化交通組織、圍蔽方案等，則可達(dá)到更理想的投資控制效果。

4.4 支護(hù)方案4：采用鉆孔灌注樁進(jìn)行支護(hù)

鉆孔灌注樁是在施工現(xiàn)場使用螺旋鉆機(jī)、潛水鉆機(jī)等機(jī)械就地成孔、放置鋼筋籠、灌注砼而形成的樁，其優(yōu)勢為：施工時(shí)無振動(dòng)、不擠土；機(jī)械化作業(yè)，施工較簡單、方便；施工速度快，工藝成熟，安全可靠；樁的強(qiáng)度高、剛度大、支護(hù)穩(wěn)定性好。缺點(diǎn)是：屬于隱蔽工程，質(zhì)量控制難度大；可能會(huì)產(chǎn)生大量的泥漿，處理難度大，對(duì)環(huán)保要求高；對(duì)現(xiàn)場道路的通行標(biāo)準(zhǔn)要求較高；樁的沉降量稍大。適用于粘性土、粉土、砂土、淤泥質(zhì)土、人工回填土、礫卵石、碎石、巖石等各類土層。

⑴結(jié)合本項(xiàng)目的地質(zhì)情況，以及考慮到雨水管道最大埋深為7.788m，屬于深基坑，采用鉆孔灌注樁進(jìn)行支護(hù)在技術(shù)上是可行的。根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ120－2012）》，對(duì)錨拉式排樁或支撐式排樁，支護(hù)樁的樁徑應(yīng)大于或等于400mm；砼灌注樁的樁身砼強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C25；支護(hù)樁的縱向受力鋼筋宜選用HRB400 HRB335 級(jí)鋼筋；縱向鋼筋錨入冠梁的長度宜取冠梁厚度等。

⑵某相鄰區(qū)域內(nèi)類似工程的基坑支護(hù)工程總造價(jià)約為4410.55 萬元（采用2010 年定額計(jì)算），基坑長度為643m，寬度為30m，周長為1346m，大部分的基坑深度約6.6m～10.0m，最大深度約為14.72m（單邊長度約20.9m)。其中的1010m 采用φ1000 鉆孔灌注樁（采用C30 水下砼、平均樁長為12.23m）、φ600 深層水泥攪拌樁進(jìn)行支護(hù)；其余深度較淺的部分336m 采用拉森鋼板樁進(jìn)行支護(hù)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為3855.33 元/m2（按基坑側(cè)面支護(hù)面積計(jì)算）。

⑶如原支護(hù)方案中采用引孔注漿的1456m 改為采用φ800 鉆孔灌注樁（采用C25 水下混凝土、平均樁長約為10.58m）、冠梁、支撐梁、φ600 深層水泥攪拌樁進(jìn)行支護(hù)，其余部分采用擋土板、拉森鋼板樁進(jìn)行支護(hù)，則鉆孔灌注樁支護(hù)的造價(jià)約為3057.61 萬元，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為3764.34 元/m2（按基坑側(cè)面支護(hù)面積計(jì)算），在合理指標(biāo)3600～4500 元/m2范圍內(nèi)（《廣州開發(fā)區(qū)建設(shè)工程項(xiàng)目建設(shè)與投資標(biāo)準(zhǔn)（指引）》2017）。排水工程總造價(jià)約為12941.54 萬元，比原支護(hù)方案總造價(jià)14288.86 萬元節(jié)約1347.32 萬元,占比約9.43%。該支護(hù)方案技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理。

⑷上述方案是參照實(shí)際工程案例、技術(shù)規(guī)程、類似項(xiàng)目的工程量指標(biāo)、造價(jià)指標(biāo)估算得出，如由專業(yè)的設(shè)計(jì)單位根據(jù)本項(xiàng)目的實(shí)際情況經(jīng)過精確的計(jì)算，進(jìn)一步優(yōu)化鉆孔灌注樁的樁徑、樁長、配筋率，冠梁、支撐梁的尺寸、配筋率，水泥攪拌樁的樁長等，相信能夠獲得更好的投資控制效果。

此外，還有放坡開挖方案，優(yōu)勢為：基坑安全性較高、造價(jià)較低。劣勢為：土、石方的工程量較大，要求施工場地開闊，周圍無重要建筑物。結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況，該方案不太適用，本文不再進(jìn)行方案分析及造價(jià)比較。

5 結(jié)束語

綜上所述，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)、施工以及基坑開挖，應(yīng)綜合考慮地質(zhì)條件、基坑周邊環(huán)境要求、主體地下結(jié)構(gòu)要求、施工季節(jié)變化以及支護(hù)結(jié)構(gòu)使用期限等因素，因地制宜、合理選型、多方案比較并優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，以求獲得較佳的替代方案，從而達(dá)到技術(shù)可行、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，有效管理和控制工程投資的目標(biāo)。希望本文能夠?yàn)閺V大的工程技術(shù)造價(jià)人員提供思路與方法。