工字鋼樁在排水管道深溝槽支護中的應用

賴參森，欒 闖，王 瑞

（天津市市政工程設計研究院，天津市 300051）

0 前言

城市排水管道施工過程中，因為道路兩側現狀建筑物的限制，常規的排水溝槽開挖方法出現的問題越來越大，特別是對于管道埋深較大，地質條件不好地區排水管的基槽開挖，這些問題尤其突出。

開槽鋪設預制成品管是目前國內外市政排水施工的主要方法。開槽施工又分有支護和無支護溝槽開挖。有支護溝槽內容包括支撐形式、結構，支拆方法。不開槽管道施工方法是相對于開槽管道施工方法而言的，通常也稱為暗挖施工方法。市政公用工程常用的有頂管法、盾構法、淺埋暗挖法、地表式水平定向鉆法、夯管法等施工方法。相對于開槽鋪管而言，不開槽管道施工對施工機具要求較高，工程投資較大。

1 工程慨況

工程為天津臨港工業區市黃河道排水工程，道路長度約2257 m。污水管道位于設計道路中心線兩側17.5 m處，管道直徑為d800 mm、d1000 mm，地面高程為4.254～5.447 m（大沽水平），原為淺海地區，經吹填而成，表層為人工填土層，層厚1.40～2.80 m，表層填土填墊年限小于5 a。場地地下水埋深0.7～1.9 m，地下水水位標高為3.17～4.72 m。

2 深基槽支護方案

排水管道平均埋深8.5 m，槽底寬3 m，勘測結果顯示開挖范圍內土質較軟，挖深范圍內有較厚的淤泥質土層。為減小對地下土層的擾動，應減小對周圍地塊的開挖，采用減載加工字鋼樁支護的組合槽方案，結合大口井排水降低溝槽內地下水位。

2.1 溝槽分兩階段開挖

第一階段：先在溝槽放坡開挖的范圍內鏟除1 m左右深雜填土，進行3.5～4.0 m減載，如圖1、圖2所示，采用放坡開挖，邊坡為1∶2或1∶1。

第二階段：挖土卸載達到要求后打入工字鋼樁支護結構，然后開挖至設計高度（見圖3）。

2.2 大口井降水方案

大口井采用內徑500 mm無砂混凝土井壁，每10 m設置一口，沿工字鋼樁兩側均勻布置（大口井離工字鋼樁外側2 m），大口井深15 m（從工字鋼樁頂至井底），待井內水位降至槽底以下1 m后進行基槽第一步開挖（見圖4）。

3 施工方法

3.1 施工準備

在施工前，聯系建設單位和其他相關部門，明確沿線地下管線及障礙物，做出現場詳細記錄。在施工時，明確各個障礙物的位置、深度，并做出準確標識。根據施工圖及現場勘測資料，做好施工放線。施工放線必須包括附近各種管道中線、大口井中心、溝槽兩側工字鋼樁中線、污水管道中心線、交叉管線，過路口時各種管線位置均要做好詳細長久性標示，并且做好詳細記錄。

3.2 大口井降水

井筒的沉設方法采用回轉鉆機成孔，孔徑比井管外徑（包括過濾層）大25 cm。井筒的底部用草袋片和粗砂礫石作反濾層，厚度約20 cm。井筒與井孔之間的空隙，用粗砂、礫石等濾料回填至地下水位。地下水位以上用粘土回填。大口井施工完成后應立即進行排泥及試抽水，防止淤塞。在大口井開始抽水至基坑回填到地下水位前，不得中斷抽水。大口井停止抽水后，應立即拆除抽水設備，同時拔出井筒，立即將井孔回填密實。

3.3 工字鋼樁的檢驗、吊裝、堆放

工字鋼樁的檢驗包括材質檢驗和外觀檢驗，對不合要求的工字鋼樁進行矯正，以減少打樁過程中的困難。裝卸工字鋼樁采用兩點吊。吊運時，每次起吊的工字鋼樁根數不宜過多。吊運過程中成捆起吊采用鋼索捆扎，單根吊運采用專用的吊具。工字鋼樁堆放的地點，要選擇在不會因壓重而發生較大沉陷變形的平坦而堅固的場地上，并便于運往打樁施工現場。

3.4 打工字鋼樁

總體采用分段施工，每50 m為一施工段，按下游至上游順序施工，為了保證挖掘機能正常施工，工字鋼樁間距3 m。該工程選用工字鋼樁，樁與樁之間咬口銜接，工字鋼樁采用一丁一順布置。工字鋼樁打設公差標準見表1。

表1 工字鋼樁打設公差標準

3.5 焊支撐

土方開挖至第一道支撐中心線以下50 cm處時，立即停止下挖，進行順水支撐施工，電焊機滿焊兩道在溝槽兩側工字鋼樁上。順水支撐要求平順直。順水支撐焊完后，立即支頂橫向支撐，每4m一道滿焊于順水對焊的工字鋼上，鋼管兩端應加焊角鋼，防止橫撐掉落。橫支撐頂于順水支撐中部，應與順水支撐垂直焊接，并確保其處于同一水平面，嚴禁翹頭掉尾。順水撐下設置托架，上部設置止滑鋼板，檢查井四角設置角支撐。每道支撐焊好后，均應專人詳細檢查各接點，支撐點是否焊接牢固結實，確認安全后方可進行下道工序施工。在進行下道工序施工時，應注意保護各支撐，嚴禁抬壓、撞擊支撐。嚴禁支撐加載，在施工過程中應隨時觀察支撐變形情況，發現異常立即采取加固措施，保證支撐安全。為保證施工安全，每支護完40～50 m時，應進行下管施工，管道施工完后應立即驗收回填，保證施工安全。

3.6 拆支撐

待管道鋪設完，回填渣石至管頂40cm處時，進行拆支撐工作。拆支撐時應先拆橫支撐，再拆順水支撐。拆支撐時，必須派專人指揮順序拆割，隨時注意兩側工字鋼樁變形情況，如有異常，立即停止施工，待采取有效措施之后再進行施工，保證拆支撐安全。

3.7 拔樁

管道鋪裝完畢后，必須按照施工圖管道回填要求對稱回填土，回填完畢后應對稱拔出工字鋼樁，以防管道發生側移。

對拔樁后留下的樁孔，必須及時回填處理。回填的方法采用灌砂法。

4 結語

目前，工字鋼樁支護方法在排水管道深溝槽支護施工中得到了很大應用，已經有了大量的工程應用實例，結合筆者參與過的工程，對一些共性問題做了一些梳理，并提出了解決辦法：

（1）打樁過程中有時遇上大的塊石或其它不明障礙物，導致工字鋼樁打入深度不夠，可采用轉角樁或弧形樁繞過障礙物。

（2）工字鋼樁雜填土地段擠進過程中受到石塊等側向擠壓，其作用力大小不同，容易發生偏斜。可采取以下措施進行糾偏：在發生偏斜位置，將工字鋼樁往上拔l.0～2.0 m，再往下錘進，如此上下往復振拔數次，可使大的塊石被振碎或使其發生位移，讓工字鋼樁的位置得到糾正，減少工字鋼樁的傾斜度。

（3）工字鋼樁沿軸線傾斜度較大時，采用異形樁來糾正。異形樁一般為上寬下窄和寬度大于或小于標準寬度的板樁。異形樁可根據實際傾斜度進行焊接加工，傾斜度較小時也可以用卷揚機或葫蘆和鋼索將樁反向拉住再錘擊。

（4）在基礎較軟處，有時發生施工時將鄰樁帶入現象，采用的措施是把相鄰的數根樁焊接在一起，并且在施打樁的連接鎖口上涂以黃油等潤滑劑減少阻力。

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