鋼板樁拔除施工方案探討

李冕貴

（1、深圳市鐵漢生態(tài)環(huán)境股份有限公司 深圳518040；2、鐵漢環(huán)保集團(tuán)有限公司 廣州510330）

1 工程概況

某項(xiàng)目景觀補(bǔ)水平臺前期施工采用鋼板樁支護(hù)，現(xiàn)場利用北岸親水平臺內(nèi)現(xiàn)狀污水管及管頂溝槽做導(dǎo)流措施，因施工場地條件限制，導(dǎo)致緊鄰原有河道駁岸擋土墻插拔鋼板樁，經(jīng)過對鋼板樁拔除施工方案的復(fù)核驗(yàn)算，采取在原有擋土墻墻趾上預(yù)先堆砌砂袋等施工措施，確保擋土墻地基穩(wěn)定性滿足《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范：SL 379-2007》［1］要求，該區(qū)域鋼板樁已順利拔除。

原漿砌石重力式擋土墻因建成年代久遠(yuǎn)，收集不到擋土墻的原設(shè)計(jì)資料。施工單位采取坑探方式，測得擋墻基礎(chǔ)底高程為+1.00 m，擋墻頂高程+6.50 m，高+5.50 m，相對關(guān)系及標(biāo)高如圖1所示。為確保拔除鋼板樁過程中原漿砌石重力式擋土墻的安全，對鋼板樁拔除施工方案作了復(fù)核。

2 鋼板樁拔除力計(jì)算

依據(jù)《鋼板樁支護(hù)技術(shù)規(guī)程：T/CECS 720-2020》，鋼板樁的拔除阻力要大于打入阻力，拔樁阻力F 包括鋼板樁與土的吸附力Fe及鋼板樁斷面與土側(cè)面阻力Fs。拔樁力決定起重設(shè)備的選型，拔樁阻力按下列方法計(jì)算：

圖1 現(xiàn)狀河道斷面Fig.1 Cross Section of Existing River Channel

式中：Fe為鋼板樁與土的吸附力（kN）；Fs為鋼板樁與土的側(cè)面阻力（kN）；U 為鋼板樁的周長（m），拉森鋼板樁SP-Ⅳ型鋼板樁周長U=（b+h）×2=（400+170）×2=1 140 mm=1.14 m；L為鋼板樁的長度（m）；τ 為鋼板樁與土層吸附力在樁長L范圍內(nèi)按土層厚度的加權(quán)平均值（kN/m2），對于靜力拔樁取靜吸引力，對于振動拔樁取動吸附力，如表1 所示。h 為基坑深度（m）；Ea為作用在鋼板樁上的主動土壓力強(qiáng)度（kN/m2），按h范圍內(nèi)土層厚度的加權(quán)平均值；W 為鋼板樁的截面寬度（m），取0.4 m；μ為鋼板樁與土的摩阻力系數(shù)，取0.35。

鋼板樁長L=9 m，其中地面以上2 m，地面以下7 m，所以Fe=1.14×7×4.0=31.92 kN。

因?yàn)镵a=tg2（45°-φ/2）=tg2（45°-26°/2）=0.39，故Ea=ψaγ h2Ka+qkHKa=×1.1×18×22×0.39+30×2×0.39=39.60+23.40=63.00 kN。

Fs=1.2EaWhμ=1.2×63×0.4×2×0.35=21.17 kN。

F=Fe+Fs=31.92+21.17=53.09 kN。

表1 鋼板樁與不同土層的吸附力τTab.1 Different Adsorption Capacity of Steel Sheet Pile and Soil Layer τ（kN/m2）

拔鋼板樁機(jī)械自重暫按21.2 t 估算，則機(jī)械自重加上抗拔力共265.09 kN。

拔樁機(jī)初步取柳工922D，斗桿挖掘力113 kN，履帶長3.37 m，寬0.6 m，軌距2.2 m，核算履帶均布荷載q=296.17/（3.37×0.6×2）=73.23 kPa。

3 拔除鋼板樁擋墻穩(wěn)定核算

考慮到擋墻建成時(shí)間在20年以上，期間施工段沒有發(fā)生質(zhì)量安全事故，施工方的監(jiān)測結(jié)果也表明擋墻目前是穩(wěn)定的。因此，以滿足文獻(xiàn)［1］抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)1.3 為前提，通過調(diào)整擋墻斷面使現(xiàn)狀安全系數(shù)為1.3，以此斷面模擬擋墻的現(xiàn)狀斷面。

采用擋土墻軟件，摸擬的擋墻斷面如圖2所示。

圖2 擋土墻斷面Fig.2 Section of Retaining Wall

需要說明的是，該斷面僅是摸擬現(xiàn)狀安全程度的假定斷面，該斷面只是表示處于臨界狀態(tài)下的斷面，該斷面形式代表現(xiàn)狀擋墻自重、墻后主動土壓力、抗滑安全系數(shù)之間的關(guān)系，代表擋墻現(xiàn)狀處于安全狀態(tài)且安全系數(shù)滿足文獻(xiàn)［1］要求的實(shí)際，實(shí)際斷面與此不同，不影響分析結(jié)果。

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了墻后加載。加載主要考慮拔樁機(jī)自重和抗拔力，假定履帶距擋墻水平距離為1 m，如圖3所示。

圖3 擋土墻墻后加載Fig.3 Schematic of Loading behind Retaining Wall

圖3 中，均布荷載按土重等代荷載輸入。按土體容重19 kN/m3計(jì)，折算土體高度約3.90 m。各個(gè)工況下的計(jì)算成果如表2所示。

表2 各工況計(jì)算成果Tab.2 Calculation Results of Various Working Conditions

從表2可以看出，對于擋墻前趾腳的加固，可在一定程度上提高擋墻的抗滑穩(wěn)定安全。而由于拔除鋼板樁的加載作用，對擋墻的安全會帶來一定的不利影響，需要施工單位密切關(guān)注。

需要說明的是，上述擋墻穩(wěn)定計(jì)算未考慮墻前土的被動土壓力，實(shí)際工況會比計(jì)算結(jié)果更為有利。

4 擋墻加固方案

鋼板樁頂高程約+4.000 m，鋼板樁底標(biāo)高-5.000 m，為保證拔除鋼板樁施工過程中擋墻的安全，在未拔除鋼板樁前，鋼板樁與擋墻之間預(yù)先堆放高1.5 m、寬1.0 m 的沙袋，建議堆放范圍僅在鋼板樁與擋墻之間土體。施工斷面如圖4所示。

5 結(jié)語

⑴應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、場地情況和當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)選擇拔樁設(shè)備，可以通過計(jì)算拔樁阻力選擇拔樁設(shè)備的規(guī)格型號。

⑵在緊鄰河道原有駁岸擋土墻等建構(gòu)筑物附近拔除鋼板樁時(shí)，拔樁前做好驗(yàn)算復(fù)核，必要時(shí)在鋼板樁四周預(yù)先堆放砂袋，確保附近構(gòu)筑物地基的穩(wěn)定性。

圖4 施工斷面Fig.4 Construction Section

⑶拔樁可采用振動拔樁法和靜力拔樁法，多采用振動法。振動拔樁法利用振動錘產(chǎn)生的振動，擾動并破壞鋼板樁周圍土體的摩阻力和吸附力，并使鋼板樁鎖口松動，依靠吊車或機(jī)械手施加提升力，邊振便拔，直至拔樁完成。

⑷拔樁前應(yīng)試拔樁，并做好試拔樁周邊建構(gòu)筑物的變形觀測措施和記錄，如有變形和震動異常應(yīng)立即停止拔樁并查明原因，復(fù)核修改拔除施工方案后方可繼續(xù)施工。

⑸拔樁過程中，一般或多或少都會帶出部分土體形成樁孔，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，拔樁期間容易造成相鄰地面沉降和出現(xiàn)裂縫，因此，如果拔樁部位鄰近有保護(hù)要求嚴(yán)格的建（構(gòu)）筑物地下管線或道路等，應(yīng)引起特別重視，要加強(qiáng)沉降監(jiān)測，做好處理措施和相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案工作，拔除鋼板樁后，應(yīng)對樁孔及時(shí)回填處理。樁孔回填材料可采用砂土，也可注入水泥砂漿或采用雙液注漿（水泥與水玻璃）?；靥罘椒刹捎谜駝臃?、擠密填入法及注入法等，應(yīng)做到回填密實(shí)并無漏填之處，確?；靥钯|(zhì)量。某些情況下，鋼板樁底拔至比基礎(chǔ)底板略高500 mm，暫停引拔，振動錘留振幾分鐘，通過振動使基底標(biāo)高以下樁孔土填充密實(shí)。