淤泥質(zhì)土層中上拉下頂式拉森鋼板樁施工技術(shù)

班程遠(yuǎn)，陳前，張迪

（中建二局第二建筑工程有限公司，廣東 深圳 518000）

1 引言

目前，鋼板樁施工已廣泛應(yīng)用于軟塑、軟塑-可塑土層中，尤其是在軟塑-流塑的淤泥質(zhì)土中。鋼板樁通常應(yīng)用在坑中坑、圍堰等可采用對(duì)撐的支護(hù)體系中。本文結(jié)合實(shí)際工程，通過(guò)優(yōu)化鋼板樁的支護(hù)體系，并結(jié)合淤泥質(zhì)土加固方法，通過(guò)工程實(shí)踐，將拉森鋼板樁在淤泥質(zhì)條件下的應(yīng)用范圍進(jìn)一步推廣，提升拉森鋼板樁施工的速度及安全性。

2 技術(shù)特點(diǎn)

1）本技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)淤泥土、淤泥質(zhì)黏土等近似流態(tài)的土層中基坑的快速支護(hù)、快速施工。

2）采用可周轉(zhuǎn)材料（拉森鋼板樁），綠色環(huán)保且可回收利用，采用振動(dòng)成樁，施工環(huán)境污染小，基本無(wú)濕作業(yè)[1]。

3）拉森鋼板樁具有止水作用，可有效防止基坑外地下水滲入基坑內(nèi)，對(duì)基坑周邊環(huán)境影響小，且能夠保證基坑內(nèi)作業(yè)環(huán)境[2]。

4）采用兩側(cè)鋼板樁對(duì)拉的受力體系，底板采用配筋墊層“換撐”，形成上拉下頂?shù)氖芰w系，支護(hù)體系受土質(zhì)影響減小[3]。

3 工藝原理

該技術(shù)主要包括淤泥質(zhì)條件下鋼板樁施工、前后排鋼板樁拉結(jié)、鋼板樁與施工道路拉結(jié)、松木樁與臨時(shí)道路錨固，內(nèi)外鋼板樁拉結(jié)錨定，以及基坑土方分倉(cāng)開挖。

施工過(guò)程中，采用液壓振動(dòng)錘進(jìn)行鋼板樁施工，鋼板樁之間淤泥（質(zhì)）土層采用松木樁進(jìn)行固化穩(wěn)定，使內(nèi)外鋼板樁形成類似“重力式擋墻”的支護(hù)形式。鋼板樁上下拉結(jié)，增加鋼板樁自由端側(cè)向約束力。基坑支護(hù)形成體系后，分倉(cāng)進(jìn)行開挖，開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，超挖20 cm，用于澆筑配筋墊層。開挖完成后立即澆筑配筋墊層，通過(guò)配筋墊層換撐壓底，確保淤泥層的嵌固作用，保證鋼板樁處于穩(wěn)定狀態(tài)。配筋墊層對(duì)鋼板樁形成側(cè)向水平，約束鋼板樁側(cè)向變形，同時(shí)可以有效防止淤泥隆起。上拉下頂式拉森鋼板樁支護(hù)體系如圖1所示。

圖1 上拉下頂式拉森鋼板樁支護(hù)體系

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 場(chǎng)地整平

施工前，先采用小型挖機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整平，并對(duì)淤泥質(zhì)土進(jìn)行換填處理，保證現(xiàn)場(chǎng)液壓振動(dòng)錘及挖機(jī)等設(shè)備可正常行走，換填厚度根據(jù)地質(zhì)條件確定，換填后，在換填土層面鋪設(shè)路基箱以避免施工過(guò)程出現(xiàn)陷阱，并降低后續(xù)施工對(duì)鋼板樁的影響（可能導(dǎo)致鋼板樁傾斜）。

4.2 鋼板樁吊運(yùn)

裝卸鋼板樁宜采用兩點(diǎn)吊裝的方法進(jìn)行操作。吊運(yùn)時(shí)，每次吊起的鋼板樁根數(shù)不宜過(guò)多，并應(yīng)注意保護(hù)鎖口避免損傷。吊運(yùn)方式有成捆起吊和單根起吊。成捆起吊通常采用鋼索捆扎，而單根吊運(yùn)常用專用的吊具。

4.3 鋼板樁施工

拉森鋼板樁施工關(guān)系到施工止水和安全，是本工程施工最關(guān)鍵的工序之一，在施工中要注意以下施工要求：

1）拉森鋼板樁采用450型專用振動(dòng)錘機(jī)施打，施打前認(rèn)真放出準(zhǔn)確的樁中線，撒上樁位灰線[4]。

2）打樁前，對(duì)鋼板樁逐根進(jìn)行檢查，剔除連接鎖扣處的銹蝕、變形嚴(yán)重的鋼板樁，待修整合格后才可使用，整修后還不合格的禁用。

3）打樁前，可在鋼板樁的鎖口內(nèi)涂抹油脂，以方便鋼板樁的打入、拔出。

4）在鋼板樁插打過(guò)程中，隨著測(cè)量監(jiān)控每塊樁的斜度，當(dāng)偏斜過(guò)大不能用拉齊方法調(diào)正時(shí)，必須拔起重打。

5）密扣且保證開挖后入土不小于2 m，保證鋼板樁順利合攏；特別是轉(zhuǎn)角處要使用轉(zhuǎn)角鋼板樁，若沒(méi)有此類鋼板樁，則用舊輪胎或爛布塞縫等輔助措施密封好，避免由于漏水帶走泥沙，造成地面塌陷。

6）在基礎(chǔ)溝槽開挖過(guò)程中，隨時(shí)觀察鋼板樁的變化情況，若有明顯的傾覆或隆起狀態(tài)，立即在傾覆或隆起的部位增加對(duì)稱支撐。

7）基坑內(nèi)側(cè)鋼板樁施工完成后，依次施工雙排鋼板樁和外側(cè)鋼板樁。雙排鋼板樁施工過(guò)程應(yīng)該嚴(yán)格控制后施工鋼板樁對(duì)先施工鋼板樁影響，施工過(guò)程中鋼板樁發(fā)生傾斜的應(yīng)立即拔出并進(jìn)行復(fù)插。

8）后排鋼板樁和基坑外側(cè)鋼板樁施工完成后，對(duì)雙排鋼板樁之間土表進(jìn)行清理。對(duì)基坑雙排鋼板樁內(nèi)側(cè)鋼板樁進(jìn)行二次壓樁，壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4.4 松木樁施工

內(nèi)外側(cè)鋼板樁施工完成后，采用PC200型挖掘機(jī)進(jìn)行壓樁，壓樁垂直度可采用人工調(diào)整，盡量保證垂直。壓樁前先將樁端削尖，削尖長(zhǎng)度以150～200 mm為宜。松木樁施工前，先按照1 200 mm×1 200 mm間距進(jìn)行點(diǎn)位布設(shè)，點(diǎn)位確定后，采用由里向外的施工方向，逐排進(jìn)行壓樁，松木樁樁頂壓至地面標(biāo)高以上250 mm停止下壓。

4.5 內(nèi)外排鋼板樁連接點(diǎn)設(shè)置

內(nèi)外排鋼板樁采用軟硬結(jié)合的拉結(jié)方式。鋼板樁施工完成后，在鋼板樁上氣割擴(kuò)孔后，將槽鋼鋼腰梁定位放置在鋼板樁樁頂，并對(duì)槽鋼腰梁進(jìn)行擴(kuò)孔，用L形直徑25 mm鋼筋穿過(guò)槽鋼與鋼板樁間孔洞，滿焊固定。鋼筋平直段長(zhǎng)度1 m，深入臨時(shí)路面內(nèi)，鋼筋間距800 mm（鋼板樁寬度400 mm），兩側(cè)鋼板樁同樣做法。待道路施工后與道路錨固為一體，與道路形成硬拉結(jié)。

鋼筋固定完成后，采用氣割對(duì)鋼板樁、槽鋼腰梁進(jìn)行擴(kuò)孔。采用18#鋼絲繩進(jìn)行穿孔，鋼絲繩水平向拉結(jié)進(jìn)度為800 mm，采用卡口進(jìn)行固定。一端固定后，另一端用PVC管穿鋼絲繩，保證鋼絲繩與混凝土路面內(nèi)無(wú)黏結(jié)。穿線完成后另一端與另一側(cè)鋼板樁進(jìn)行拉結(jié)，拉結(jié)采用手拉葫蘆進(jìn)行緊固，拉至鋼絲繩繃緊，立即采用鋼絲繩卡口進(jìn)行固定，繃直后進(jìn)行鎖定，隨后拆除手拉葫蘆。

上述施工完成后，在內(nèi)外側(cè)鋼板樁間鋪設(shè)混凝土臨時(shí)道路，道路內(nèi)配置雙層雙向φ12 mm鋼筋，臨時(shí)路面與兩側(cè)鋼板樁已焊接鋼筋“剛性連接”，與鋼絲繩柔性連接。內(nèi)外排鋼板樁拉結(jié)如圖2所示。

圖2 內(nèi)外排鋼板樁拉結(jié)

4.6 內(nèi)側(cè)雙排鋼板樁連接節(jié)點(diǎn)

在淤泥（質(zhì)）土層中，內(nèi)外側(cè)鋼板樁連接的牢固性是保證雙排鋼板樁一體性的關(guān)鍵點(diǎn)，其拉節(jié)點(diǎn)失效（或局部失效）將導(dǎo)致內(nèi)側(cè)雙排鋼板樁（局部）體系失效，影響整體穩(wěn)定性。

本工法內(nèi)側(cè)雙排鋼板樁采用8#槽鋼進(jìn)行拉結(jié)。首先，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)側(cè)雙排鋼板樁樁頂標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核，確保內(nèi)外側(cè)鋼板樁已達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，并復(fù)測(cè)鋼板樁垂直度，鋼板樁垂直度控制在1%范圍內(nèi)。

對(duì)鋼板樁之間土進(jìn)行清理，土面標(biāo)高較鋼板樁樁頂標(biāo)高低250 mm，土面整平后，放置單排雙向φ8 mm鋼筋，垂直于兩排鋼板樁的鋼筋與兩排鋼板樁距離相等。鋼筋經(jīng)驗(yàn)收后澆筑100 mm厚C30混凝土。混凝土澆筑完成后，待強(qiáng)度達(dá)到1.2 MPa以上后，安排人員采用鋼絲球?qū)︿摪鍢杜c槽鋼焊接點(diǎn)進(jìn)行清理，去除銹漬隨后進(jìn)行焊接。焊接由專業(yè)焊工進(jìn)行，焊縫厚度為0.7hf（hf為槽鋼厚度），槽鋼開口向上，除槽鋼底部無(wú)法焊接處，均應(yīng)焊接牢固。內(nèi)側(cè)雙排鋼板樁拉結(jié)如圖3所示。

圖3 內(nèi)側(cè)雙排鋼板樁拉結(jié)

4.7 分倉(cāng)跳挖及配筋墊層施工

由于施工區(qū)域淤泥（質(zhì)）土層厚度達(dá)到15～20.6 m，鋼板樁無(wú)有效嵌固段，如何開挖對(duì)基坑安全有較大影響。配合本工程支護(hù)形式，采用分倉(cāng)跳挖形式，開挖按照15 m一段進(jìn)行分層開挖，開挖前應(yīng)完成配筋墊層鋼筋下料，開挖至基底標(biāo)高后，經(jīng)簡(jiǎn)單整平后按照1.2 m間距放置水泥磚塊并鋪設(shè)單層雙向φ8 mm鋼筋，鋼筋間距200 mm，鋼筋驗(yàn)收后，采用C30混凝土進(jìn)行澆筑，澆筑厚度200 mm。土方開挖至基底后，需在6 h內(nèi)完成配筋墊層施工，以盡快完成土層“置換”。

配筋墊層施工應(yīng)清除鋼板樁周邊雜土，確保配筋墊層與鋼板樁有效接觸。配筋墊層垂直于支護(hù)結(jié)構(gòu)方向?qū)挾纫蚤_挖深度2.0～2.5倍為宜。配筋墊層澆筑3 d后，方可進(jìn)行下一段土方開挖。

5 淤泥質(zhì)土中主要問(wèn)題及處理

由于淤泥質(zhì)土可能存在較大的起伏，鋼板樁施工完成后各段鋼板樁抗側(cè)移能力存在差異。在臨近鋼板樁施工以及其他施工荷載擾動(dòng)，在土方正式開挖前，存在局部鋼板樁發(fā)生傾斜的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)此可采取以下措施：前后排鋼板樁施工可采用屏風(fēng)式打入法，將10～20根鋼板樁成排插入導(dǎo)架內(nèi)，呈屏風(fēng)狀，然后再分批施打。施打時(shí)先將屏風(fēng)墻兩端的鋼板樁打至設(shè)計(jì)標(biāo)高或一定深度，成為定位板樁，然后在中間按順序分l/3、1/2板樁高度呈階梯狀打入。采用屏風(fēng)式打法可以有效減少傾斜誤差積累，防止過(guò)大的傾斜，而且易于實(shí)現(xiàn)封閉合攏，能保證板樁墻的施工質(zhì)量。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)淤泥質(zhì)土條件下的支護(hù)體進(jìn)行上拉下頂式加固研究，認(rèn)真總結(jié)分析了該項(xiàng)技術(shù)所涵蓋的內(nèi)容，將這一技術(shù)與工程實(shí)際相結(jié)合，順利完成了支護(hù)結(jié)構(gòu)體系施工，有效解決了拉森鋼板樁在淤泥質(zhì)土層中支護(hù)施工周期長(zhǎng)，支護(hù)穩(wěn)定性無(wú)法保證的難題。在實(shí)施過(guò)程中，施工過(guò)程安全可靠，操作方便，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。采用可周轉(zhuǎn)材料，綠色環(huán)保且可回收利用，采用振動(dòng)成樁，施工環(huán)境污染小。提高了支護(hù)體穩(wěn)定性，大大降低施工風(fēng)險(xiǎn)，獲得了業(yè)主、監(jiān)理的一致好評(píng)，具有推廣應(yīng)用價(jià)值，可為今后類似工程提供一定的參考價(jià)值。