拉森鋼板樁在市政道路深基坑支護(hù)中的應(yīng)用實(shí)踐

祖超ZU Chao

（蕪湖高新區(qū)投資服務(wù)中心，蕪湖 241002；蕪湖市弋江區(qū)住房城鄉(xiāng)建設(shè)交通運(yùn)輸局，蕪湖 241002）

0 引言

在市政道路施工中，為了避免對沿線周邊建筑和地下管線造成損害，深基坑支護(hù)工作至關(guān)重要[1]。深基坑的支護(hù)方式包括樁板式、墻體、錨桿等，其中拉森鋼板樁是一種經(jīng)由振動錘或打樁機(jī)持續(xù)擊打形成嵌入土體的連續(xù)板墻[2]。與傳統(tǒng)的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)相比，拉森鋼板樁具備以下優(yōu)點(diǎn)：①材料自重輕、強(qiáng)度高、剛度大，形成的連續(xù)墻體具備很高的承載力；②施工簡便、場地占用小，可有效減少土方開挖量，在空間狹窄的市政工程中適用性較好；③抗?jié)B性能好，鋼板樁連接處鎖口咬合緊密，可作為基坑的止水帷幕；④經(jīng)濟(jì)環(huán)保，材料可以回收并重復(fù)使用20～30 次，施工過程中無需泥漿護(hù)壁，減少了混凝土用量?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，拉森鋼板樁支護(hù)技術(shù)在工程實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用。本文選取了某市政道路箱涵基坑工程作為研究對象，分析總結(jié)了在軟弱復(fù)雜地質(zhì)條件下拉森鋼板樁支護(hù)技術(shù)的具體應(yīng)用。

1 工程實(shí)踐

1.1 工程概況

該項目位于蕪湖市江北新區(qū)，為園區(qū)主干路，長度約1.7km，場地地貌單元屬河漫灘，系河流沖（淤）積而成，經(jīng)后期作用，局部形成溝塘等微地貌單元，場地現(xiàn)為農(nóng)田。該項目所在地土層自上而下依次為：①層：雜填土（），雜色，松散，不均勻，局部飽水，上部主要由粘性土組成，部分由碎石磚塊等建筑垃圾組成，該層厚度0.4～4.1m。②層：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（），灰褐色，呈流塑～軟塑狀、松散狀，飽和，夾少量粉土、粉砂，含少量云母片及生物碎屑。該層在場地內(nèi)分布較廣且深度較大，厚度1.0～19.8m，層頂埋深0.5～11.0m，層頂黃海高程-4.45～5.88m。②1層：粉土夾粉砂（），灰黑色，稍密狀，飽和，干強(qiáng)度低，韌性低，粉土粉砂“互層狀”，局部以粉砂為主，稍密狀，搖振反應(yīng)快。厚度1.5～13.5m，層頂埋深1.0～10.1m，層頂黃海高程-3.6～5.55m。③層：細(xì)砂層（），灰黑色，中密狀，飽和，以細(xì)砂為主，夾有少量中砂。飽和，含云母片，由石英、暗色礦物顆粒組成，有搖振反應(yīng)，無光澤。厚度1.3～10.0m，層頂埋深5.9～16.7m，層頂黃海高程-11.05～0.60m。④層：粉砂（），灰黑色，稍密狀，飽和，以粉砂為主，含少量云母片及生物碎屑。搖振反應(yīng)迅速，局部夾少量粉土薄層。該層未揭穿，層頂埋深0.1～8.5m，層頂面黃海高程-15.35～-5.86m。

擬建場地淺部地下水屬潛水類型，受地表水及大氣降水補(bǔ)給，水位隨季節(jié)變化，主要賦存于②～③層，勘察期間測得靜止水位埋深在0.40～0.90m，其黃海高程4.74～6.15 m。根據(jù)區(qū)域水位資料該場地歷史最高地下水位接近地表。近3～5 年最高地下水位約為地面以下0.3m。

1.2 支護(hù)方案

該道路項目在樁號K0+752 處設(shè)計采用雙孔4×3.2m過水箱涵。通過實(shí)地調(diào)查以及測量放樣結(jié)果，箱涵周邊為路基及農(nóng)田，東南角相距30m 處一民房已拆遷，基坑周邊并無管線及桿線等，故本工程箱涵基坑安全等級為二級，側(cè)壁重要性系數(shù)為1.0，設(shè)計安全使用期為12 個月。箱涵位于溝塘中，首先施作圍堰排干施工范圍內(nèi)的地表水，清除淤泥后再進(jìn)行支護(hù)開挖施工。箱涵基坑開挖，首級放坡7.0m，然后沿基坑四周設(shè)置3.0m 施工平臺，再插打拉森鋼板樁。綜合考慮基坑的安全性以及現(xiàn)場實(shí)際情況，采用18m 的FSP-IV 型拉森鋼板樁并加設(shè)HW400*400*13*21型鋼內(nèi)支撐，支撐間距按4.0m 設(shè)置，第一道支撐標(biāo)高為2.70m。具體詳見支護(hù)結(jié)構(gòu)平面布置圖（圖1）和支護(hù)結(jié)構(gòu)3-3 斷面圖（圖2）。

圖1 支護(hù)結(jié)構(gòu)平面布置圖

圖2 支護(hù)結(jié)構(gòu)3-3 斷面圖

1.3 施工工藝流程

箱涵基坑支護(hù)施工工藝流程如圖3 所示。

圖3 箱涵基坑施工工藝流程圖

1.3.1 測量放樣 按設(shè)計外放后的承臺邊線作為鋼板樁施工基準(zhǔn)線。測設(shè)地面標(biāo)高，計算開挖深度，確定鋼板樁打入深度，現(xiàn)場進(jìn)行交底。

1.3.2 鋼板樁施打 ①對運(yùn)至工地的拉森鋼板樁的彎曲、破損及鎖口情況進(jìn)行檢查、整修；②為了減少鋼板樁打入時的摩阻力，提高抗?jié)B性能，施打前應(yīng)在鋼板樁鎖口處涂刷減磨劑；③采用履帶式振動錘打樁機(jī)施打拉森鋼板樁；④為精確控制鋼板樁的位置和垂直度，正式施打前，應(yīng)在圍堰每條邊打入兩片鋼板樁，并在鋼板樁側(cè)焊接型鋼作為導(dǎo)向裝置；⑤鋼板樁應(yīng)吊起并在垂直狀態(tài)下完成打入，沉樁至設(shè)計標(biāo)高后沿著前一根鋼板樁的鎖扣逐一施打，施工中注意監(jiān)測鋼板樁的位置偏移情況，當(dāng)鋼板樁發(fā)生偏斜時及時校正或拔出重新施打[3]。

1.3.3 基坑開挖與支護(hù) ①開挖前應(yīng)及時布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)位并完成初始值的測定，在基坑開挖和箱涵施工過程中，應(yīng)按照預(yù)先設(shè)定的監(jiān)測頻率和要求對各項目進(jìn)行監(jiān)測。②基坑開挖采用豎向分層方法進(jìn)行開挖，開挖分3 層進(jìn)行，第一層從原地面開挖，開挖至圍檁底標(biāo)高以下50cm時，安裝第一道圍檁，待圍檁施工完成時，進(jìn)行第二層開挖，直至挖到基坑底。③土方開挖時，每層開挖深度控制在1.5～2.0m，在距離設(shè)計底標(biāo)高還有30cm 時采用機(jī)械配合人工清底的方法，直至承臺底標(biāo)高以下10cm，快速施作封底混凝土及承臺墊層。

1.3.4 支撐及圍檁架設(shè) ①支撐設(shè)置在圍檁上，支撐軸線應(yīng)準(zhǔn)確定位在設(shè)計標(biāo)高處。②圍檁安裝時，首先在圍檁底部位置鋼板樁上焊接牛腿，牛腿可采用鋼板焊接或者工字鋼斜切制作，間距為3m。③牛腿完成焊接后，圍檁應(yīng)及時就位并與鋼板樁按照3m 的間隔實(shí)施點(diǎn)焊，焊縫長度應(yīng)不小于5cm[4]。④圍檁宜避免焊接，如確需焊接，焊縫應(yīng)設(shè)在剪力相對較小的位置（兩內(nèi)撐中間），并用鋼板加焊牢固[4]。圍檁四個角分別設(shè)置一道300 mm*300mm*20 的三角鋼板，并與兩側(cè)圍檁滿焊，以保證圍檁的穩(wěn)定。

1.3.5 基底處理 基坑開挖完后盡快換填基層，施工混凝土墊層，進(jìn)行基坑封底。在基坑四周設(shè)置排水溝和集水井，根據(jù)現(xiàn)場水量情況及時進(jìn)行降排水，確?；拥撞繜o積水。

1.3.6 鋼板樁拔除及回填 當(dāng)箱涵頂板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計值后方可進(jìn)行基坑回填，回填應(yīng)對稱施工，分層夯實(shí)?；靥钪脸信_頂標(biāo)高后，按順序拆除圍檁，最后將鋼板樁拔除。

1.4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

1.4.1 鋼板樁施工 拉森鋼板樁打入時應(yīng)有專人指揮，隨時調(diào)整鋼板樁的垂直度，其垂直度偏差不應(yīng)大于L/150。當(dāng)鋼板樁打入困難時，可采預(yù)引孔等輔助措施。鋼板樁拔除時，應(yīng)采取跟蹤灌砂或灌水泥砂漿的措施防止沉降。

1.4.2 圍檁和支撐 支撐設(shè)置在圍檁上，待支撐架設(shè)完畢，檢查確認(rèn)支撐的穩(wěn)定性后，方可繼續(xù)開挖施工。鋼支撐軸線豎向偏差應(yīng)不大于30mm；支撐軸線水平向偏差應(yīng)不大于30mm；支撐兩端的標(biāo)高差和水平面偏差應(yīng)不大于20mm 和支撐長度的1/600；支撐的撓曲度應(yīng)不大于1/1000[5]。

1.4.3 基坑開挖 基坑周邊3m 范圍內(nèi)不得堆土；挖土機(jī)械及運(yùn)土車輛的施工荷載不得超過20kPa；不得在鋼管支撐上施加任何施工活載。土方開挖期間，挖土機(jī)械不得碰撞支護(hù)結(jié)構(gòu)。

1.4.4 基底處理 當(dāng)開挖至設(shè)計標(biāo)高以上0.3m 時，須采用人工清槽至設(shè)計標(biāo)高，并立即施工墊層，嚴(yán)禁超挖和遭水浸泡。如發(fā)生基底擾動或局部超挖，應(yīng)換填粒徑10～15mm 天然級配砂石料或5～40mm 粒徑的碎石并整平夯實(shí)。

1.4.5 施工降水 應(yīng)采取可靠的降水措施，將地下水降至坑底以下不小于0.5m，做到干槽施工。

1.4.6 基坑監(jiān)測 在基坑工程施工期間應(yīng)對施工全程實(shí)施嚴(yán)密監(jiān)測，按基坑環(huán)境保護(hù)等級二級控制。如基坑開挖中發(fā)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)有局部滲漏，須采用雙液壓密注漿及時封堵，如基坑開挖中發(fā)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)移加快，應(yīng)立即停止施工，并向坑內(nèi)回填土，待查明變形原因，并采取加固措施后，方可繼續(xù)施工。

1.5 基坑監(jiān)測要求

根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2019）相關(guān)規(guī)定，并結(jié)合本項目基坑安全等級及設(shè)計文件要求，沿基坑周邊布設(shè)12 個地表沉降觀測點(diǎn)，8 個地下水位監(jiān)測點(diǎn)；沿著支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部設(shè)置8 個水平、豎向位移監(jiān)測點(diǎn)，8 個深層水平位移監(jiān)測點(diǎn)；在鋼管支撐上設(shè)置6 個支撐軸力監(jiān)測點(diǎn)。基坑監(jiān)測頻率見表1，實(shí)際期數(shù)應(yīng)綜合土方開挖速度、土建施工進(jìn)度確定，當(dāng)監(jiān)測項目的累積變化值接近或超過預(yù)警值時需加密監(jiān)測。基坑監(jiān)測內(nèi)容及控制要求見表2，監(jiān)測數(shù)據(jù)只要有一項達(dá)預(yù)警值，即須報警，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)警值，應(yīng)立即停止抽水，進(jìn)行回灌處理。

表1 基坑監(jiān)測頻率

表2 監(jiān)測內(nèi)容及控制要求

2 結(jié)束語

深基坑支護(hù)施工在市政道路建設(shè)中廣泛存在，本文在分析項目所在區(qū)域的地質(zhì)水文條件的基礎(chǔ)上，提出采用18m 的FSP-IV 型拉森鋼板樁并加設(shè)一道型鋼內(nèi)支撐的方法進(jìn)行箱涵基坑支護(hù)，取得了良好的支護(hù)效果。通過對工程實(shí)例的分析，可以得出拉森鋼板樁支護(hù)技術(shù)在軟弱復(fù)雜地質(zhì)條件下，能夠充分發(fā)揮輕質(zhì)高強(qiáng)、施工簡便、抗?jié)B性能好及經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，具體的支護(hù)方案、工藝流程、質(zhì)量控制要點(diǎn)和監(jiān)測要求等，可為今后同類工程提供借鑒和參考。