鋼板樁在泵站出水管頂管井及進水箱涵基坑工程施工中的應(yīng)用

吉銳峰

（中國水利水電第十六工程局有限公司，福建福州 350000）

1 工程概況

本工程在知音大道與琴斷口路交叉口西南側(cè)，布置一座雨水泵站。主要施工項目為新建雨水泵站一座，配套建設(shè)進出水管（3DN2 000 mm球墨鑄鐵管）、進水相涵、出江消能設(shè)施等。龍陽大道與琴臺大道交叉口，郭茨口地下通道與琴臺大道之間為頂管施工段（K1+360～K1+892.94），頂管施工包括G13、G15頂管工作井2座，G14頂管接收井1座，3根D2 022×22焊接頂管頂進施工，單根平均約601.5 m。

G13、G15工作井采用圓形沉井結(jié)構(gòu)，G14工作井內(nèi)徑為15 m，井壁厚度為700 mm，井體高度為7 m；G15工作井內(nèi)徑為15 m，井壁厚度為800 mm，井體高度為9.9 m；采用井體、后背墻為C30混凝土（5 cm厚），墊層采用C15，鎮(zhèn)墩采用C20，底板抗?jié)B等級為S6。

主要工程類統(tǒng)計表具體如表1所示。

表1 主要工程量統(tǒng)計

2 氣象條件

武漢市屬于北半球亞熱帶濕潤季風型氣候，常年雨水充沛、日照充足、冬冷夏熱、雨熱同季、四季分明。擬建工程場區(qū)范圍內(nèi)地表水主要分布在附近漢江內(nèi)，漢江水量豐富，水位變幅大，隨著降水的變化而變化，最低水位出現(xiàn)在3月，最高水位出現(xiàn)在7月。最大小時降雨量為102.1 mm，汛期降雨量占全年的73.6%。多年平均相對濕度為80%，日平均濕度為83%。工程區(qū)域內(nèi)主要氣象要素如表2所示。

表2 武漢市主要氣象要素

3 “鋼板樁+支撐”方案的優(yōu)勢

（1）有效解決開挖安全隱患多、難度大等問題；

（2）施工便捷，可在短時間內(nèi)高效施工；

（3）空間占用量較小，可給其他工作的開展創(chuàng)設(shè)良好的條件；

（4）鋼板樁對環(huán)境的適應(yīng)能力強，天氣條件較差，也不會對其造成影響；

（5）互換性好，經(jīng)過簡單的修復(fù)后，即可重復(fù)使用。

4 支護結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

4.1 頂管工作井

（1）G13頂管工作井高9 m，計劃分4次澆筑，2次下沉。①澆筑：第一層高度為2.8 m，第二層高度為2.2 m，第三層高度為2 m，第四層高度為2 m；②下沉：第一次下沉4.5 m，第二次下沉4.5 m。

（2）工作井內(nèi)沿頂管軸線方向，在臨時后座墻上裝剛性后座，主要為千斤頂、導(dǎo)軌、剛性頂鐵、環(huán)形頂鐵等頂進設(shè)備，工作井邊側(cè)設(shè)置下井扶梯供施工人員上下使用。

（3）管內(nèi)供電及井內(nèi)電力配電箱均位于工作井內(nèi)，管內(nèi)測量起始平臺安裝在主頂千斤頂之間軸線上，與混凝土底板相連接，與千斤頂支架相分離，以確保頂進時測量平臺的穩(wěn)定性。

（4）沿井壁依次安裝1.5寸壓漿管、4寸供水和出泥管、供電、1.5寸供氣管線。井內(nèi)二側(cè)工作平臺布置配電箱、電焊機、泥水旁通裝置、后座主頂油泵車和頂鐵。

（5）管內(nèi)進排泥管、壓漿管、供電、通風管分別安裝于鋼管左右偏下側(cè)，采用L75×75角鋼支架固定。

（6）管內(nèi)照明采用24 V低壓LED照明燈，每距離8 m布置1只，工作井內(nèi)照明采用高壓水銀燈。施工期間在工作井內(nèi)及管道內(nèi)，應(yīng)配置足量的排水設(shè)備，以保證雨季汛期的管道安全。

4.2 頂管接收井

（1）G14頂管接收井高度6.1 m，計劃分2次澆筑，1次下沉。澆筑第一層高度為2.8 m，第二層高度為3.3 m。

（2）根據(jù)頂管線路布設(shè)的導(dǎo)線點、水準點，標定出井的平面位置、測定其深度，以指導(dǎo)工作井的開挖施工；確定始發(fā)井與接收井的管道中心點，并將其投設(shè)于地面（以下簡稱投點），并進行標記。投點處于井的邊緣，應(yīng)提前做好投點的支架搭設(shè)與焊接標記工作。

（3）頂管機頂入接收井是一項關(guān)鍵的施工環(huán)節(jié)，在頂管未頂入接收井前，應(yīng)先完成接收井施工等待頂管機的接收。頂管管道接近接收井時，須先復(fù)測本段管道的長度與設(shè)計長度相符，再通過測量得知頂管機出口的具體位置，將接收井工具出洞位置的混凝土護壁鑿除。如遇地下水豐富時，使用棉紗堵塞住管和洞口間的空隙，待頂管機完全出洞后，使用水玻璃或水泥漿壓住止水[1]。

4.3 進水箱涵

（1）原地面按1∶3的標準放坡下挖3 m，留6 m寬平臺，配套I40b工字鋼（按照250 mm的間距依次設(shè)置）、腰梁及支撐，共同組成完整的支護體系。

（2）嵌固深度為9.4 m，分別取樁頂以下1、5 m兩處，設(shè)置支撐，共兩層，所用材料均為I40b工字鋼。

（3）每跨設(shè)兩處焊接鋼板連接，尺寸與頂管工作井的鋼板一致。

5 鋼板樁施工

5.1 鋼板樁施工路段

施工路段為：琴臺大道（陽光世紀建材-漢江灣城中村改造）。

5.2 施工順序

準備工作（根據(jù)施工需求配備質(zhì)量達標的鋼板樁）→鋼板樁打設(shè)→圍檁安裝→支撐安裝→土方開挖→箱涵澆筑→土方回填→拔出鋼板樁→鋼板樁灌縫。

5.3 質(zhì)量控制措施

（1）施工前充分落實各項準備工作，如復(fù)測場地標高，校正水準儀，在后續(xù)施工中應(yīng)用水準儀檢測，及時掌握鋼板樁的樁頂標高，根據(jù)測量結(jié)果采取控制措施。

（2）打樁到位后，檢測并調(diào)整樁架的垂直度，直至其呈垂直的狀態(tài)為止。以實際情況為準，對打設(shè)到位的鋼板樁及時采取加固和防護措施，避免其在外力作用下出現(xiàn)偏位、變形等現(xiàn)象。

（3）隨著基坑開挖進程的推進，待其達到支撐設(shè)計標高以下0.5 m時，需立即暫停開挖作業(yè)，根據(jù)需求配備支撐，并將其穩(wěn)定設(shè)置在圍檁上。在完成支架的搭設(shè)作業(yè)后，全面檢查支撐，判斷其是否具有穩(wěn)定性，若無誤則繼續(xù)開挖。鋼圍檁安裝的細節(jié)較多，工作人員應(yīng)加強控制安裝過程，保證支撐軸向受力的合理性，不可出現(xiàn)偏心現(xiàn)象，避免出現(xiàn)支撐失穩(wěn)等現(xiàn)象。為了提高施工效率，可采用機械挖土的方法，應(yīng)嚴格控制開挖的姿態(tài)和覆蓋范圍，不可碰撞既有支撐、圍檁等相關(guān)裝置。除此之外，施工過程中不可存在無關(guān)的荷載，否則易導(dǎo)致支撐失穩(wěn)。

（4）在鋼支撐安裝中，應(yīng)加強檢測與控制力度，要求平面偏差≤100 mm，標高偏差≤30 mm；圍檁施工中，標高偏差≤30 mm；經(jīng)檢測后，確定支撐中心、同層支撐頂面兩處的標高，計算兩者的差值，要求該值≤30 mm；支撐的撓曲度≤1/1 000。

5.4 鋼板樁的拆除

（1）施工設(shè)備選用履帶吊、振動錘，以提供振動力，打破鋼板樁周邊土體的既有狀態(tài)，降低該處的黏聚力，借助履帶吊提供的吊力進行拔樁。

（2）按照順序緩慢拔樁可避免樁體大范圍受損，施工過程中，先采用打樁機夾住鋼板樁，對樁體頂部進行1～2 min的持續(xù)性振動，經(jīng)此途徑后使鋼板樁周邊的土由相對固結(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)樗蓜拥臓顟B(tài)，減小土體對樁的摩擦力，再以緩慢的速度向上振拔。期間應(yīng)密切關(guān)注樁機的負荷，若存在拔樁難度較大的情況，需暫停拔樁，再次振動1～2 min，此后將樁體下錘0.5～1 m，再將其向上拔起，按照此方式多次操作后，可將鋼板樁拔出。

6 結(jié)語

綜上所述，在泵站出水管頂管井和進水箱涵施工中，均采用鋼板樁結(jié)構(gòu)，可充分發(fā)揮支護的作用，相較土釘墻、鉆孔樁等方法，其具有擾動性小、施工便捷、穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟高效等多重應(yīng)用優(yōu)勢，可在不影響施工質(zhì)量的前提下縮短施工時間，有利于后續(xù)工作的開展。