深大基坑工法樁H型鋼拔除回收技術(shù)

徐德軍

（中鐵十四局集團第四工程有限公司，山東 濟南 250002）

1 工程概況

仇畢站物業(yè)開發(fā)工程為明挖地下2層人防和非人防組成的車庫?；訃o結(jié)構(gòu)由車站地下連續(xù)墻及新澆筑地下連續(xù)墻構(gòu)成，分別為1200mm厚以及600mm厚。基坑為超大底板基坑，約17000m2，底板埋深9.15～9.55m，所處位置為富水軟土層，大規(guī)模開挖基坑施工工程難度大，因此在物業(yè)基坑內(nèi)設(shè)置一道SMW工法樁中隔墻，形成一道止水帷幕，并加上一道壓頂梁支撐，形成一道支撐體系，保證施工的順利開展。物業(yè)開發(fā)中隔墻拆除前，主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成封頂，且結(jié)構(gòu)強度滿足設(shè)計要求，主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻防水已施工，地墻和側(cè)墻之間也已回填完成。

2 SMW工法樁

SMW工法樁利用專用的多軸深層攪拌機就地鉆進(jìn)切削土體，同時注入水泥漿液，經(jīng)反復(fù)攪拌充分混合后，再將H型鋼或鋼板樁等芯材插入攪拌樁墻中[1]。其主要技術(shù)特點是構(gòu)造簡單、抗?jié)B性好、工期短、造價低、環(huán)境污染小，適合用于城市排水中的深坑和基坑排水工程。SMW工法樁工藝流程如圖1所示。

圖1 SMW工法樁工藝流程圖

物業(yè)開發(fā)工程水泥攪拌樁體尺寸為850mm，樁體中心間距為600mm，并且將H型鋼插入攪拌樁內(nèi)，水泥強度等級為42.5級（普通硅酸鹽），20%的水泥原料摻量，水∶水泥=2∶1。規(guī)格為850mm，搭接250mm，樁中心樁間距為600mm，型鋼搭接采用一管隔一樁插一搭接形式，規(guī)格為H700mm×300mm×13mm×24mm，Q235B鋼，共126根。

SMW工法的最大技術(shù)特點就是型鋼可進(jìn)行回收和重復(fù)利用[2]。焊接H型鋼時，應(yīng)注意使焊接型鋼內(nèi)部保持平整，以防止焊接產(chǎn)生型鋼翹曲或者變形；為有效降低型鋼起拔時的摩擦力，在型鋼直接插入攪拌樁前應(yīng)在型鋼表面涂刷一定厚度的減摩劑。

型鋼向上起拔力F由靜摩擦力F1、型鋼變形阻力F2、型鋼自重G三部分構(gòu)成，由式（1）計算。

通過試驗證明，型鋼起拔過程中的垂直度及變形的形狀影響起拔力的大小，起拔力達(dá)到最大靜摩擦力后迅速減少，并且在起拔時型鋼整體內(nèi)力要處于一定彈性流動狀態(tài)，以保證拔除后的型鋼可以繼續(xù)使用，因此要滿足公式（2）。

式中：σs為型鋼屈服強度，MPa；SH為H型鋼截面積，mm2。

拔出結(jié)構(gòu)外墻側(cè)H型鋼時，為防止破壞側(cè)墻防水層，需在防水層外增設(shè)一層PE泡沫保護板[3]。

3 型鋼插入時控制

起吊前在吊鉤距離型鋼框架頂端50cm處開一個弧形圓孔，利用吊車將H型鋼沿型鋼定位卡緩慢插入攪拌樁體內(nèi)，此過程中要保證型鋼垂直度始終滿足圖紙設(shè)計要求，待達(dá)到設(shè)計深度，固定好吊筋。撤掉吊筋之前，應(yīng)使水泥攪拌樁具有一定強度。施工時如果型鋼下放未到設(shè)計標(biāo)高時，可反復(fù)提升型鋼到一定高度，在型鋼自重條件下緩慢下落，保證型鋼滿足設(shè)計要求標(biāo)高。

4 拔除前施工準(zhǔn)備

拔除前應(yīng)確保整個地下車庫完成封頂，強度滿足要求，拔除型鋼對基坑變形無影響；并提前清理壓頂梁，保持場地運輸通道通暢，保證千斤頂可垂直平穩(wěn)放置，吊車平穩(wěn)吊運H型鋼。

物業(yè)開發(fā)項目為無梁樓蓋板，頂板回填土設(shè)計厚度為1.5m，物業(yè)開發(fā)主體頂板設(shè)計恒載23kN/m2，消防車道頂板設(shè)計荷載20kN/m2，普通車庫頂板設(shè)計荷載5kN/m2。登高面及消防通道部位（該方案稱為B類場地），允許施工堆載取恒載和消防車輛荷載計算，考慮不利因素按設(shè)計荷載75%計算：（23+20）×0.75=32.2kN/m2；普通車庫頂板部位（該方案稱為A類場地），允許施工堆載取恒載計算，即23×0.75=17.2kN/m2。

為有效拔除型鋼，在中隔墻兩側(cè)進(jìn)行頂板加厚施工，板厚300cm，利用車站頂板中隔墻兩側(cè)加厚區(qū)域，停放吊車，在施工前進(jìn)行提前規(guī)劃路線，標(biāo)識出位置。

25t吊車重約26t，下方鋪設(shè)1.5cm鋼板，并架設(shè)在結(jié)構(gòu)柱上。汽車吊長約2.5m，寬約13.5m，面積約47m2，單位面積承重0.55t，在地下室頂板荷載范圍內(nèi)。

拔除的型鋼按照十字交叉形式堆放型鋼，由測量班對擺放地點車庫柱進(jìn)行放點標(biāo)注，首層型鋼按柱中心進(jìn)行擺放，二層型鋼交叉擺放在首層上，將重力集中在柱上，擺放最多不能超過3層。型鋼擺放圖如圖2所示。

圖2 型鋼擺放圖

型鋼拔除順序：由于基坑跨度達(dá)到90m，起拔型鋼采用拔十隔二的順序，預(yù)留型鋼可以保證壓頂梁不因起拔設(shè)備產(chǎn)生的反力將支撐梁壓垮，保證基坑安全。

5 H型鋼拔除施工

型鋼拔除主要施工設(shè)備：超高壓油泵站、2臺QD-200t千斤頂、氧氣、乙炔1套、25t汽車吊。

型鋼拔除時使用超高壓油泵操作2個200t油壓千斤頂，混凝土壓頂梁作為反梁基座，用25t吊車吊住助拔器上端使其垂直吊起，將助拔器平穩(wěn)放置壓頂梁上，即可啟動千斤頂頂升。由于預(yù)留型鋼較短，起拔器無法夾持型鋼頂升，并且在受到型鋼自重及型鋼在攪拌樁內(nèi)阻力的雙重影響下，需要在助拔器下端孔和H型鋼開孔處插入銷子，克服較大的型鋼拔除的摩擦力[4]。

高壓油泵啟動，2臺千斤頂同時均勻向上頂升，待千斤頂行程到位后，將其恢復(fù)至原位，準(zhǔn)備第二次均勻頂升。此次頂升需利用吊車吊住型鋼輔助拔取，待起拔器可以自動夾持時，拔出銷子，頂升時應(yīng)盡量保持型鋼沿垂直方向拔起，不允許傾斜拔升，直至H型鋼整根全部垂直拔除[5]。拔除后應(yīng)按施工要求擺放型鋼，并及時運出施工場地。型鋼拔除后要進(jìn)行平整度和垂直度檢查，對于不合格的，應(yīng)進(jìn)行調(diào)直處理[6-7]。型鋼拔除現(xiàn)場施工圖如圖3所示。

圖3 拔除過程圖

型鋼回收經(jīng)濟效益：700mm×300mm×13mm×24mm型鋼共126根，185kg/m。根據(jù)分區(qū)，25.2m型鋼49根，22.7m型鋼77根，回收效益為（25.2mm×49mm+22.7mm×77mm）×185×4000÷1000=220.7198萬元。

6 結(jié)束語

SMW工法樁通過將型鋼插入攪拌樁內(nèi)來加強基坑的穩(wěn)定性，是軟土深基坑在質(zhì)量控制過程中的一項重點和難點，其不僅具有擋土功效，在止水方面具有優(yōu)勢，而且工藝簡單，工期較短，尤其是型鋼的回收利用還降低了施工成本，節(jié)約了施工工期，做到了質(zhì)量、安全、共同提升，并推進(jìn)了施工進(jìn)度。