重粘土地质深基坑钢板桩围堰施工技术

Ｇ　中莘建投　重粘土地质深基坑　钢板桩固堰施工技术　●陈士忠　近年来，公路、铁路、城市道路、航道和码头等交通　运输基础设施得到了迅速发展，深水基础或深基坑承台等　被大范围采用，由于钢板桩围堰绿色环保、施工简单、工　期短、费用低、可重复利用等优点，受到了大范围推广应　用。　第三步主要根据材料性能指标、水位高程、土体种类、结　构物形状及高程确定围囹体系构造和内支撑材料规格型号　选择，该部分需要经过力学计算确定。第一步骤主要是根　据地质资料和外部环境要求选择插打方法，该步骤是钢板　桩围堰能否顺利实施的关键。　２．工艺流程　目前对于特殊土体如重粘土层，钢板桩插打方式尚无　太多经验，本文结合实际工程项目，探讨重粘土地质深基　坑钢板桩围堰施工工艺、应用效果和发展前景，为下一步　类似工程提供参考。　工程概况　本项目承台深基坑开挖采用拉森ｌＶ钢板桩支护，２８＃　承台的钢板桩围护范围为１２．９ｍ　Ｘ９．４ｍ，２９＃承台的钢板　桩围护范围为１　１．７ｍ　Ｘ　８．５ｍ，钢板桩距承台边沿１ｍ。本　方案以２８＃墩为例说明，２９＃墩参照执行。　一、具体施工工艺流程：在插打钢板桩前首先对２８＃墩处　场地上层３米素填土进行挖除、整平，一测量定位一导向　桩制作一插打钢板桩一挖掘机挖至第一道支撑下０　４米一　第一道支撑安装一长臂挖掘机挖至第二道支撑下Ｏ．４米第　二道支撑安装一长臂挖掘机挖至第三道一安装第三道支　撑一长臂挖掘机挖至第四道支撑下０．４米一安装第四道支　撑一挖至承台底以下１．Ｏ米一浇筑１．Ｏｍ厚Ｃ２５封底混凝土　一拆除第四道支撑内部斜撑（边框保留）一承台施工完毕　一回填土至第四道支撑并夯实一拆除第四道支撑一回填土　至承台顶标高处并夯实一墩柱施工一逐层回填土至支撑下　万年闸大桥地处枣庄市台儿庄区境内，跨越京杭大运　河，桥梁全长９２２米，主桥采用６１．５＋９１．５－Ｉ－５０ｍ的预应　力混凝土连续箱梁。主桥２８＃墩承台埋深１　４．８米，２９＃墩　承台埋深１　Ｏ．７米。根据设计要求，２８＃、２９＃承台基坑开　挖均采用钢板桩围堰支护施工方案。　二、工程地质条件　万年闸大桥２８＃墩、２９＃墩地质情况为粘土、粉质粘　土、粘土混砂砾石及少量的中细砂或中粗砂，其下伏基　岩为上元古界震旦系石灰岩夹石英砂及砂岩、页岩，局　部有辉绿岩侵入体，粘土层基本承载力／摩阻力标准值为　１８０／５０（ｋｐａ）。　０．４米并夯实、逐层拆除内支撑一拔桩、撤场一恢复原地　面。　３．施工准备　（１）钢板桩的选用　三、钢板桩围堰施工技术　１．工艺概况　本工程选用拉森ｌＶ型钢板桩，宽４０ｃｍ，重７６ｋｇ／ｍ，　根据本工程地质情况，经力学检算，采用桩长为１　８米的　钢椒桩。　钢板桩围堰施工的特点决定了在不同地点、不同地质　和水文条件下钢板桩的插打方式、支护方式、围护效果要　求也不尽相同。总体来说钢板桩围堰施工分为三大步骤，　第一步是在指定地点选择合适的钢板桩按照既定的高程完　成桩体插打任务：第二步是进行基坑开挖和围囹体系施　工　第三步是完工后钢板桩和围囹体系的拆除。第二步和　（２）试打钢板桩　钢板桩的施工机具按照打入方式的不同分为以下几　种：一是；中击打入机械，锤击沉桩时需要设桩帽；二是振　动打入机械，可用于打桩，也可用于拔桩，如振动打拔桩　锤；三是振动冲击打桩机械，在振动打桩机的机体与夹具　１５６　■工程技术　间设置冲击机构，在振动打桩机产生上下振动的同时，产　生冲击力，使施工效率大大提高；四是静力压入机械，依　靠静力将钢板桩压入土中，如液压压桩机、钢索卷扬机压　桩机。　本项目采用目前应用比较广泛的振动锤打入方式，　采用８０ｔ履带吊车配合ＤＺ１　５０型振动锤进行钢板桩插打，　在插打钢板桩前需设定位桩及定位横梁，定位桩采用钢管　桩，四角布置，内外侧共８根。定位横梁采用１５０ａ型钢，　将施工区域控制点标明并经过复核无误后进行钢板桩试　打。　从试打钢板桩施工记录可以看出，２８＃墩挖出３米素　土后，进行钢板桩试￣］－２８分钟进尺１．８米，继续试打３６　板数要均分。插打过程中，须遵守“插桩正直，分散即　纠，调整合拢”的施工要点。　插打钢板桩要充分采取止水措施，以防钢板桩围堰大　量漏水。合拢段，到剩下最后一部分时，要先插后打，若　合拢有误，用倒链或滑车组对拉，使之合拢。合拢后，再　逐根打到设计深度。　已插入的钢板桩，倾斜度≤５‰，每组钢板桩插入正　确位置偏差≤±１　５ｍｍ，钢板桩靠近内导向架的距离不大　于２Ｏｍｍ。　基坑的开挖和支撑施工顺序如下：采用长臂挖掘机　开挖基坑，开挖到每层支撑面以下０．４ｍ后，安装好支撑　分钟进尺Ｏ．２米，再行试打６０分钟进尺Ｏ．４米；２９＃墩第一　次试打２６分钟进尺６．８米，继续试打４０分钟，无进尺，　后，方可继续开挖施工下一层支撑。挖掘到设计标高以后　进行封底混凝土浇筑，厚度为１．Ｏｍ，混凝土项面标高四　周应稍低于设计标高，作为钢板桩渗水排水沟用，保持承　且钢板桩震动较大，呈现弯曲状态。根据现场钢板桩试　打情况，实际钢板桩打设过程中非常困难。为进一步判　断２８＃、２９＃墩地质情况进行了现场取样土工试验，　由土　工试验报告可以看出，２８＃墩处４．８￣６．２６米处塑性指数　ｌＰ＝２６．４，标贯实测击数Ｎ＝１　６，为硬塑重粘土，６．８～１　５．６　米塑性指数ｌＰ＝２６．８，标贯实测击数Ｎ＝１　９，为硬塑重粘　土。２９＃墩处４．８～６．８米塑性指数ｌＰ＝２３，标贯实测击数　Ｎ＝１　５，为坚硬粘土，６．８—１０．８米塑性指数ＩＰ＝２６　２，标贯　台范围干燥，方便桩头凿除和桩检。封底混凝土达到强度　后拆除第四道围囹内支撑的内部斜撑（边框保留），进行　承台施工。　钢板桩拔除采用振动锤，作业前对每个板桩的打入情　况作详细调查，以此判断拔桩作业的难易程度；在内支撑　全部拆除、回填土完成后，进行钢板桩的拔除。　在插打钢板桩前在围堰四周一定距离和老桥桥墩处设　实测击数Ｎ＝１　８，为坚硬重粘土，１　０．８～１　６．８米塑性指数　ＩＰ＝２６．１，标贯实测击数Ｎ＝Ｉ９，为坚硬重粘土。　（３）方案调整　根据现场土工试验报告及钢板桩试打情况可以看出，　置沉降观测桩和位移观测桩，避免围堰偏位对邻近桥基础　产生影响。若位移和沉降速率超出规定时必须停止施工，　加大观测密度，同时根据具体情况制定相应措施。　四、应用效果　２８＃、２９＃深基坑钢板桩采用螺旋钻机辅助引孔施工　技术大大加快了硬质重粘土地质钢板桩围堰的施工进度，　施工周期１　０４天，共打入１８米钢板桩２３６根重约３２４ｔ，钢　板桩施工费用合计１　５６万元，螺旋钻施工费用合计２５．２　重粘土粘粒含量大于６０％、塑性指数ｌＰ＞２５、标贯击数　Ｎ＞１　６的重粘土土层，由于土体粘度太大入土钢板桩受到　的粘性摩阻力大，钢板桩插打比较困难，不能满足施工需　求，必须采用辅助设施减少土体摩阻，目前采用的方式有　高压射水和机械钻孔方式。高压射水施工方案主要适合砂　性土，而重粘土地质钢板桩围堰施工鲜见高压射水成功施　工案例。　万元。若采用咬合桩方案共需１．２米咬合桩７６棵合计桩长　１３６８米，咬合桩施工费用约４１０万元，其施工周期也会大　大延长。从实际施工效果看，钢板桩围堰施工周期短，费　用低，可重复利用，绿色环保，经济效果十分明显。　五、结语　１．此次钢板桩围堰施工成功拓展了钢板桩在深基坑中　经论证后决定采用螺旋钻机引孔后再插打拉森钢板　桩围堰施工方式。采用ＫＬＢ６—２５Ｂ型长螺旋钻机进行引　孔，钻孔深度根据钢板桩试打情况，确定钻至距钢板桩底　部３ｍ，即保证钢板桩底部３ｍ范围内原土不得被扰动。　４．施工要点　为保证引孔时孔内的粘土全部被带出，钻孔时保　证相邻两钻孔之间不宜串通，相邻两孔间的净距控制在　１０～２０ｃｍ，每成孔一根需将孔口周围土体用挖掘机清理　的使用空间，解决了复杂地质条件下钢板桩插打困难、施　工效率低下等问题，节省了大量的时间、成本，也提高了　工作效率和效益。　２．螺旋钻机辅助引孔施工技术大大加快了硬质重粘土　干净。考虑螺旋钻机和履带式起重机同步协调作业，引孔　时先完成基坑一侧引孔工作，待该侧钢板桩插打完成后，　再进行基坑相邻侧引孔工作。　地质钢板桩围堰的施工进度，为以后类似工程提供了一种　新的施工方法。　插打过程中，加强测量工作，发现倾斜，及时调整，　为保证插桩顺利合拢，要求桩身垂直，并且围堰周边的钢　（作者单位：枣庄市公路管理局）　１５７　’Ｃ’’。Ｈ。Ｉ’Ｎ。’’Ａ’　’’’Ｃ’’　’Ｏ。’’Ｎ。’Ｓ’Ｔ。Ｒ’。Ｕ　Ｃ。。Ｔ’Ｉ。Ｏ——Ｎ