拉森鋼板樁在西安某綜合管廊項(xiàng)目中的應(yīng)用

                              作者：楊亞軍 來(lái)自網(wǎng)絡(luò)

摘要:

拉森鋼板樁因其施工速度快、綠色環(huán)保、應(yīng)用范圍廣而備受關(guān)注，主要應(yīng)用于建橋圍堰、大型管道鋪設(shè)、臨時(shí)溝渠開(kāi)挖時(shí)用作擋水、擋土的維護(hù)結(jié)構(gòu)。條狀坑槽、水位降深不大的淺基坑、降水對(duì)周邊建筑物影響較大、維護(hù)結(jié)構(gòu)施工受限等項(xiàng)目中采用拉森鋼板樁較為經(jīng)濟(jì)合理，東南沿岸軟土、砂土地區(qū)應(yīng)用較多，西北地區(qū)應(yīng)用較少。文章結(jié)合地質(zhì)情況談拉森鋼板樁在西北地區(qū)某綜合管廊工程中的應(yīng)用。

 

關(guān)鍵詞：拉森鋼板樁；綜合管廊；基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)

引言：

1957年武漢長(zhǎng)江大橋修建時(shí)我國(guó)首次將U型鋼板樁應(yīng)于橋墩圍堰施工中。2003年起U型熱軋拉森鋼板樁租賃服務(wù)企業(yè)開(kāi)始興起，為拉森鋼板樁的推廣、應(yīng)用，開(kāi)啟了一個(gè)新的發(fā)展契機(jī)。隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化的加速， 拉森鋼板樁因其施工速度快、止水效果好、施工費(fèi)用低、對(duì)周?chē)h(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)而備受推崇。地鐵、綜合管廊、搶險(xiǎn)救災(zāi)項(xiàng)目中應(yīng)用拉森鋼板樁的優(yōu)勢(shì)更加明顯。

西安市某段地下綜合管廊開(kāi)挖起點(diǎn)為K0-100，終點(diǎn)為K2+240，全長(zhǎng)2340m，采用明挖法施工，管廊寬度約10m，高度約4.3m。管廊基坑普遍開(kāi)挖深度約7.3m，基坑重要性等級(jí)二級(jí)。局部交叉路口開(kāi)挖深度11 7～13.37m區(qū)段，基坑重要性等級(jí)為一級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限為一年。

工程概況：

 

2.1 工程地質(zhì)及水文條件

擬建地段地層由上至下主要為：

①人工填土 ( Q4ml ) ，黃褐色，土質(zhì)不均勻，以黏性土為主，含有大量植物根莖，部會(huì)地段含有少量生活垃圾和磚瓦塊， 管廊沿線均有分布。

②黃土狀土 ( Q4al + pl )，褐黃色，為非自重濕陷性黃土，濕陷性等級(jí)輕微， 主要由粉土構(gòu)成，局部為粉質(zhì)黏土，土質(zhì)均勻，含有粉砂、云母等。

③中細(xì)砂，褐黃色，主要成分為石英、長(zhǎng)石、云母，稍密狀態(tài)， 局部為松散狀態(tài)。

④粗礫砂，灰黃色，主要成為為石英、長(zhǎng)石、云母和暗色礦物，含少量礫石局部夾少量卵石，呈濕一飽和，密實(shí)狀態(tài)。

⑤灰黃色，主要成為為石英、長(zhǎng)石、云母和暗色礦物，含少量礫石，局部夾少量卵石，呈濕一飽和，中密狀態(tài)， 局部稍密狀態(tài)。

⑥褐黃色，土質(zhì)均勻，結(jié)構(gòu)緊密，稍具粘性，含少量云母，呈飽和，可塑一項(xiàng)塑狀態(tài)。

2.2 基坑支護(hù)方案

 

管廊南側(cè)為新建道路及雨污水管線，勘察期間測(cè)得地下水位埋深為3.30~6.50m，基坑開(kāi)挖深度約7.3m，基坑外側(cè)無(wú)放坡開(kāi)挖的空間，且不能大量抽取地下水。結(jié)合基坑開(kāi)挖深度、地質(zhì)條件和周邊環(huán)境，基坑支護(hù)采用熱軋U型鋼板樁+一層鋼水平對(duì)撐。局部交叉路口開(kāi)挖深度約11.70～13.37m，采用灌注樁+一層鋼水平對(duì)撐+2~3層預(yù)應(yīng)力錨索，頂部采用放坡+噴射混凝土。采用鋼板樁支護(hù)方案可以起到支護(hù)+止水的雙重效果，基坑內(nèi)地下水采用明排，基坑分段施工。

                       拉森鋼板樁+水平對(duì)撐

2.3 鋼板樁材質(zhì)及檢驗(yàn)

要求材質(zhì)要求：采用U型熱軋鋼板樁，標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度12m 。屈服強(qiáng)度不小于295MPa，鋼板樁寬度400mm，高度170mm，腹板厚度15.5mm。

外觀檢驗(yàn)：鋼板樁的表面無(wú)缺陷，長(zhǎng)度、寬度、厚度、平直度和鎖口形狀等符合規(guī)范要求。

 

物理力學(xué)檢驗(yàn)：對(duì)鋼材的化學(xué)成分，構(gòu)件的拉伸、彎曲、鎖口強(qiáng)度和延伸率等進(jìn)行試驗(yàn)檢驗(yàn)。

鋼板樁施工：

施工工藝流程 ：鋼板樁校驗(yàn)及校正→板樁放線定位→挖溝槽→鋼板樁插入和預(yù)打→沉打鋼板樁→土方開(kāi)挖至支撐標(biāo)高以下0.5m處→支撐安裝→土方開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高→管廊結(jié)構(gòu)施工→管廊側(cè)壁回填→拆除支撐→拔除板樁→樁孔回填。

打樁前，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢查， 板樁立面應(yīng)平直， 鎖口合乎標(biāo)準(zhǔn)，鎖口不合的修整合格后方可使用。鋼板樁鎖口內(nèi)涂油脂，以方便打入和拔出，并將樁尖處的凹槽底部封閉，避免泥土擠入鎖扣。

沉樁設(shè)備采用履帶式挖掘機(jī)+振動(dòng)錘DZ45A。

①先由測(cè)量人員定出鋼板樁的軸線， 可每隔一定距離設(shè)置導(dǎo)向樁，導(dǎo)向樁直接使用鋼板樁，然后掛繩線作為導(dǎo)線，打樁時(shí)利用導(dǎo)線控制鋼板樁的軸線。

②采用屏風(fēng)式打入法施工，不易使板樁發(fā)生屈曲、扭轉(zhuǎn)、傾斜和墻面凹凸，打入精度高，易于實(shí)現(xiàn)封閉合攏。施工時(shí)，將10-20根鋼板樁成排插入導(dǎo)架內(nèi)，使它呈屏風(fēng)狀，然后再施打。通常將屏風(fēng)墻兩端的一組鋼板樁打至設(shè)計(jì)標(biāo)高或一定深度，并嚴(yán)格控制垂直度，用電焊固定在圍檁上，然后在中間按順序分1/3或1/2板樁高度打入。

③每根樁到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后，采用工字鋼將相鄰樁焊接固定，連成一片， 防止打樁時(shí)引起相鄰樁的下沉。

 

④基礎(chǔ)施工期間，挖土、吊運(yùn)、綁鋼筋、澆筑混凝土等施工過(guò)程中，嚴(yán)禁碰撞支撐，嚴(yán)禁拆除支撐，禁止在支撐上任意切割、點(diǎn)焊，也不應(yīng)在支撐上擱置重物。⑤拔樁后留下的樁孔，必須采用石屑或中粗砂及時(shí)回填處理。

 

鋼板樁樁施工中出現(xiàn)的問(wèn)題及處理措施：

1）沉樁困難。鋼板樁施工過(guò)程中，局部出現(xiàn)最后1.0~2.0m鋼板樁沉入困難，通過(guò)各方研究發(fā)現(xiàn)，樁尖進(jìn)入④層粗礫砂（呈密實(shí)狀態(tài)），沉樁較為困難。最終把標(biāo)高壓不到位的樁進(jìn)行切割。還有8處在淺層部位出現(xiàn)壓樁困難，判斷為遇到孤石，采取拔出鋼板樁，挖出孤石，重新壓樁的方案。

 

2）樁身傾斜。有幾根鋼板樁在施工過(guò)程中傾斜超過(guò)規(guī)范值。經(jīng)過(guò)分析應(yīng)該是沉樁過(guò)程中遇到小塊孤石或障礙物導(dǎo)致樁頭受力不均勻， 鋼板樁雖勉強(qiáng)通過(guò)，樁頭便向阻力小的方向位移導(dǎo)致了樁的垂直度超限。后續(xù)施工過(guò)程中用儀器隨時(shí)檢查、控制、糾正鋼板樁的垂直度。當(dāng)出現(xiàn)傾斜用鋼絲繩拉住樁身，邊打邊拉逐步糾正。

 

3）帶樁下沉。本工程也遇到了諸多工程施工中的鄰樁下沉問(wèn)題。

①在排樁施工至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，采用22號(hào)工字鋼進(jìn)行焊接固定，防止后樁影響前樁；

②在連接鎖口處涂抹油脂，減少阻力；

③鋼板樁被連帶下沉無(wú)法控制時(shí)，在受影響的鋼板樁頭部焊接同類(lèi)型鋼板樁以補(bǔ)充其長(zhǎng)度不足。

 

 

4）拔樁困難。拔樁順序和壓樁順序相反，大多數(shù)都能順利拔出。少數(shù)鋼板樁鎖口銹蝕、變形嚴(yán)重拔出很困難，拔除的過(guò)程中經(jīng)過(guò)反復(fù)振動(dòng)加水，拔出實(shí)在困難的，先開(kāi)挖一定深度后再反復(fù)振動(dòng)加水直至拔出，最終將所有的鋼板樁全部回收。

鋼板樁的優(yōu)缺點(diǎn)：

1）高質(zhì)量（高強(qiáng)度，輕型，隔水性良好）；

2）施工速度快，工期縮短、耐久性好；

3）綠色環(huán)保、可重復(fù)使用；減少了取土量和混凝土用量，有效地保護(hù)了土地資源；

4）救災(zāi)搶險(xiǎn)的時(shí)效性較強(qiáng)，如防洪、塌方、塌陷、流沙等；

5）鋼板樁施工受天氣因素制約較??；

6）一次性投入費(fèi)用高；

7）難于打入密砂及硬粘土中。

結(jié)語(yǔ)：

鋼板樁維護(hù)結(jié)構(gòu)具有施工進(jìn)度快、安全、占地空間小等優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)于城市內(nèi)窄河涌堤岸整治工程、水深較大、淤泥或粉細(xì)砂等軟基的基坑支護(hù)工程使用較為有利，但缺點(diǎn)是鋼板樁材料一次性投入費(fèi)用較高，占用流動(dòng)資金多，且密砂及硬粘土中沉樁困難。文章結(jié)合工程案例深入分析了鋼板樁維護(hù)結(jié)構(gòu)的施工流程、施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及采取的處理措施等，為今后類(lèi)似工程施工提供參考。