某支護(hù)工程中拉森鋼板樁施工技術(shù)研究

李有德

(中鐵十三局集團(tuán)第三工程有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

0 引言

鋼板樁具有強(qiáng)度高、防水性能好、使用壽命長(zhǎng)、綠色、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，尤其在防洪、塌方、塌陷的搶險(xiǎn)救災(zāi)中見(jiàn)效特別快。鋼板樁施工簡(jiǎn)單，縮短工期，其獨(dú)特的功能，正備受建筑行業(yè)的青睞。

吳杰等指出采用鋼板樁支護(hù)，對(duì)周圍環(huán)境影響較小。鋼板樁施工簡(jiǎn)便，工序簡(jiǎn)單，質(zhì)量容易控制，工期短，且現(xiàn)場(chǎng)整潔[1];李光輝結(jié)合工程實(shí)例，論述了拉森鋼板樁在基坑支護(hù)中的應(yīng)用[2];彭玉來(lái)介紹了拉森鋼板樁基坑支護(hù)施工工藝、沉樁措施，指出了拉森鋼板樁支護(hù)是切實(shí)可行的[3];孫杰等以福州市三環(huán)路光明港大橋水下地樁承臺(tái)深基坑支護(hù)為例，論述了拉森鋼板樁深基坑支護(hù)比施工工藝、圍檁支撐方式、支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)，對(duì)深基坑支護(hù)具有一定的指導(dǎo)意義[4];喬希琳通過(guò)分析拉森鋼板樁的諸多優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)例，介紹了拉森鋼板樁在基坑支護(hù)中的設(shè)計(jì)、施工及應(yīng)用效果，并針對(duì)我國(guó)現(xiàn)階段工程建設(shè)情況，指出拉森鋼板樁基坑支護(hù)的應(yīng)用和推廣前景[5]。

本文結(jié)合寧波某工程實(shí)際情況，對(duì)拉森鋼板樁在實(shí)際工程的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，以期為類似工程提供借鑒。

1 工程概況

1.1 原設(shè)計(jì)方案

寧波軌道交通4號(hào)線南站位于原寧波南站北廣場(chǎng)位置，其中車站東北角侵入原地下室圍護(hù)結(jié)構(gòu)以外，因此部分地墻需待東北角土體削至與底板同一標(biāo)高后才能進(jìn)行施工。為確保削土過(guò)程中周圍環(huán)境的安全，在東北角位置結(jié)合端頭井加固設(shè)置了4 450 mm寬的三軸攪拌樁重力壩，如圖1，圖2所示。其中原地下室高度為4 m，主要土層為雜填土層。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的管線情況

在準(zhǔn)備進(jìn)行重力壩施工清理端頭井位置表層雜土的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在端頭井位置的通信井中存在一條不明管線，從南站東路經(jīng)此井后轉(zhuǎn)入共青路。經(jīng)多方了解，確認(rèn)其為鐵路通信管線，年代較為久遠(yuǎn)，且管內(nèi)充有氣體保護(hù)，保護(hù)等級(jí)高，使用用戶多，如改遷完成需1年，嚴(yán)重制約工期，其路由如圖3所示。

通信井侵入端頭井位置2.5 m，與重力壩邊緣位置緊貼，根據(jù)以往端頭井加固經(jīng)驗(yàn)，如在此位置進(jìn)行攪拌樁施工，在施工過(guò)程中的高壓氣體和水泥漿及置換土極有可能將通信井及鄰近的管線通道破壞，其后果難以承擔(dān)。而如果等其改遷結(jié)束再進(jìn)行攪拌樁施工，則總體工籌將被打亂，且工期滯后嚴(yán)重。因此，經(jīng)反復(fù)考慮，建議將端頭井位置的重力壩圍護(hù)形式進(jìn)行調(diào)整，以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需要。

1.3 方案選擇

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，方案反復(fù)比選，此位置處的圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用拉森鋼板樁加錨樁的形式，如圖4，圖5所示。

在原重力壩位置外側(cè)打設(shè)一排4號(hào)小齒口拉森鋼板樁，打入深度約為12 m，插入比1∶2。鋼板樁頂部設(shè)置圍檁，增強(qiáng)其穩(wěn)定性，同時(shí)與北側(cè)的重力壩圍檁連接。在鋼板樁后側(cè)10 m左右位置處設(shè)置錨樁，采用錨索或拉桿將拉森樁與錨樁連接間距1.0 m～1.5 m。錨索上部地面進(jìn)行硬化處理。

圖1 重力壩剖面圖

圖2 重力壩平面圖

圖3 鐵路管線路由

圖4 拉森鋼板樁施工剖面示意圖

1.4 方案優(yōu)點(diǎn)

1)施工對(duì)既有管線無(wú)影響，保證其改遷前的使用功能不受破壞。

2)能夠滿足東北角削土要求，總工籌不受影響，能保證工期。

3)拉森鋼板樁在寧波附近工地使用較多，工藝較為成熟，有成功先例可遵循，安全性有保證。

4)施工場(chǎng)地區(qū)域內(nèi)地質(zhì)條件均為淤泥質(zhì)土，適合拉森鋼板樁施工工況。

5)拉森鋼板樁止水效果較好，防止墻體滲漏水。

6)使用周期短，可以重復(fù)利用。

圖5 拉森鋼板樁施工平面示意圖

2 拉森鋼板樁選型計(jì)算

土方卸載基坑開(kāi)挖深度h=4 m，根據(jù)勘察報(bào)告平均重度γ=17.5 kN/m3，平均內(nèi)摩擦角 φ =10°，平均粘聚力 c=12 kPa。

拉森鋼板樁選用Ⅳ型，W=2 270 cm3。

拉森鋼板樁長(zhǎng)度計(jì)算:

1)求y值。

根據(jù)公式:

其中，Pb為挖土面處板樁墻后的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度值:

其中，k為修正系數(shù)，查《建筑施工計(jì)算手冊(cè)》得k=1.2。2)求x值。

主動(dòng)土壓力系數(shù):

被動(dòng)土壓力系數(shù):

k公式:

按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，等值梁的兩點(diǎn)反力(Ra和P0)∑Mc=0。

求得 x=4，Ra=36，P0=47.2。

3)鋼板樁長(zhǎng)度。

L=4+1.2 ×5.7=10.84 m，選用12 m 長(zhǎng)鋼板樁。

4)選擇板樁的截面積。

先求板樁所受最大彎矩Mmax，最大彎矩處即剪力等于零處。設(shè)剪力等于零處距板樁頂為x'，則:

整理得:x'=2.42。

采用Ⅳ型拉森鋼板樁，W=2 270 cm3。

f=Mmax/W=25.7 MPa＜1/2[f]，滿足要求。計(jì)算示意圖如圖6所示。

圖6 計(jì)算示意圖

3 鋼板樁施工工藝

拉森鋼板樁施工機(jī)械選用EX400液壓打樁機(jī)械，成樁過(guò)程中采用單根逐根打入法實(shí)施。在施工中按以下要求實(shí)施:

1)本項(xiàng)目采用Ⅳ型12 m長(zhǎng)密扣拉森鋼板樁。拉森鋼板樁采用EX400液壓打樁機(jī)施打，施打前認(rèn)真放出準(zhǔn)確的支護(hù)樁中線;

2)打樁前，對(duì)鋼板樁逐根檢查，剔除有缺陷的，將其修整合格后才可使用;

3)鋼板樁施打采用逐根打入法施工，在插打過(guò)程中隨時(shí)測(cè)量監(jiān)控每塊樁的斜度不超過(guò)2%，當(dāng)偏斜過(guò)大不能用拉齊方法調(diào)正時(shí)，拔起重打;

4)按設(shè)計(jì)要求將拉森樁施打完畢后，安裝圍檁，形成整體，見(jiàn)圖7。

4 實(shí)施效果

4.1 止水效果

拉森鋼板樁外土方卸載完成后，施工中可以觀察到拉森鋼板樁的止水效果良好，如圖8所示。

圖7 拉森鋼板樁實(shí)施

4.2 樁體水平變形監(jiān)測(cè)結(jié)果

拉森鋼板樁水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖9所示。拉森鋼板樁在使用期間，我們定期對(duì)拉森鋼板樁的樁頂水平位移進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)樁頂水平位移變形量很小，拉森鋼板樁拔除前變形量在2 cm～4 cm，說(shuō)明拉森鋼板樁在基坑支護(hù)中是安全穩(wěn)定的。

圖8 土方卸載完畢后拉森樁

圖9 拉森鋼板樁變形監(jiān)測(cè)結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

施工實(shí)際效果證明，拉森鋼板樁圍護(hù)具有施工速度快、安全性高、占地空間小、實(shí)效性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在城市較淺基坑的臨時(shí)支護(hù)中可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用。

[1] 吳 杰，王海秀.拉森鋼板樁在深基坑支護(hù)施工中的應(yīng)用[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2010，20(21):199-200.

[2] 李光輝.拉森鋼板樁在基坑支護(hù)中的應(yīng)用[J].公路與汽運(yùn)，2008(1):20-22.

[3] 彭玉來(lái).拉森鋼板樁基坑支護(hù)施工[J].安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，10(4):41-42.

[4] 孫 杰，馬光臣，李永利.拉森鋼板樁在光明港大橋深基坑施工中的應(yīng)用[J].橋梁工程，2010(28):42-44.

[5] 喬希琳，藍(lán)秋文.拉森鋼板樁的推廣應(yīng)用[J].山西建筑，2009，35(19):50-51.