危大工程深基坑現(xiàn)場管控措施論述

郭進(jìn)

(南京市公路事業(yè)發(fā)展中心 江蘇南京 210014)

施工過程中的現(xiàn)場的有效管控措施是確保深基坑施工順利完成的必要條件，現(xiàn)場的有效管控措施要求對(duì)各工序做好精細(xì)化管理監(jiān)督，各環(huán)節(jié)施工注意點(diǎn)較多。下面以寧馬高速大方互通已建設(shè)完成的拉森鋼板樁深基坑施工管理為例進(jìn)行論證闡述。

1 工程建設(shè)背景及工程概況

1.1 工程概況

寧馬高速大方互通改擴(kuò)建配套工程項(xiàng)目位于南京市雨花臺(tái)區(qū)板橋新城范圍內(nèi)，該項(xiàng)目包含新城大街上跨寧馬主線、A 匝道橋、B 匝道跨板橋河大橋、B1 號(hào)匝道橋、B2號(hào)匝道橋、C匝道橋、E匝道、G匝道橋、板月路等項(xiàng)目。設(shè)計(jì)新城大街主線橋7#、8#墩、G 匝道1#、2#墩、A 匝道2#、3#、4#、5#、6#墩與規(guī)劃板橋河施工有交叉，其中新城大街主線橋7#墩、G匝道1#墩在現(xiàn)狀板橋河河道內(nèi)，需要拉森鋼板樁圍堰施工。板橋河現(xiàn)狀是不通航的河流，主要的涉水工程是樁基、承臺(tái)和系梁等下部結(jié)構(gòu)和上部預(yù)制箱梁、老橋拆除，以及河道補(bǔ)償施工單位實(shí)施的河坡道恢復(fù)施工。涉水工程施工主要有新城大街主線橋7#墩、G 匝道1#墩在現(xiàn)狀河道內(nèi)的下部結(jié)構(gòu)工程，拉森鋼板樁超危大深基坑施工主要有新城大街主線橋8#墩、G匝道2#墩、A匝道2#、3#、4#、5#、6#墩在規(guī)劃河道內(nèi)（現(xiàn)狀為陸地）的下部結(jié)構(gòu)工程[1]。橋梁深基坑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式如表1所示。

表1 橋梁深基坑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式

1.2 工程特點(diǎn)

根據(jù)橋梁施工技術(shù)規(guī)范和施工質(zhì)量控制點(diǎn)的要求，結(jié)合現(xiàn)場施工條件，以及周圍環(huán)境，該工程的施工特點(diǎn)如下：涉河施工的拉森鋼板樁危大工程深基坑為新城大街主線橋7#墩、G 匝道1#墩位于現(xiàn)狀板橋河水中、開挖較深，達(dá)4.5 m，屬于一般類危大工程施工，需要搭設(shè)鋼圍堰圍檁施工平臺(tái)。施工時(shí)間：2021年9月。拉森鋼板樁超危大工程深基坑施工為新城大街主線橋8#墩、G匝道2#墩、A匝道2#、3#、4#、5#、6#墩在規(guī)劃河道內(nèi)（現(xiàn)狀為陸地），現(xiàn)狀原地面距離承臺(tái)底9.2 m，施工分兩類。第一類施工新城大街主線橋8#墩、G匝道2#墩時(shí)，先去除原狀土整修平臺(tái)后打拉森鋼板樁支護(hù)，施工平臺(tái)距離開挖基坑底深度為7 m；第二類施工A匝道2#、3#、4#、5#、6#墩，在現(xiàn)狀土上進(jìn)行拉森鋼板樁支護(hù)開挖，開挖深度在9.2 m。施工時(shí)間：2021 年9～10 月。工程施工需在洪水汛期過后施工，確保汛期安全。

2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目基坑支護(hù)設(shè)計(jì)分為3種類型，具體如下。

2.1 危大工程深基坑支護(hù)方案（深度小于5 m）

新城大街主線橋7#墩，G匝道1#墩位于河道內(nèi)，基礎(chǔ)需支護(hù)開挖，并在一個(gè)斷面上，采用整體支護(hù)形式。支護(hù)邊長40.8 m，寬9.25 m，總周長約100.1 m，面積約377.4 m2，地面絕對(duì)標(biāo)高+5.8，承臺(tái)底絕對(duì)標(biāo)高+1.5，開挖深度約為4.8 m（含封底墊層開挖）。支護(hù)結(jié)構(gòu)：采用“鋼板樁+一道圍檁支撐”支護(hù)方式；鋼板樁均采用拉森Ⅳ型12 m鋼板樁，鋼板樁寬40 cm；鋼支撐及鋼圍檁均采用2HM48.8×30 cm 型鋼；鋼材牌號(hào)皆采用Q345B。排水：基坑外圍采用鋼板樁形成封閉止水帷幕，坑內(nèi)集水明排。

2.2 超危大工程深基坑支護(hù)方案（深度7 m）

新城大街主線橋8#墩，G匝道2#墩位于河岸上，基礎(chǔ)需支護(hù)開挖，并在一個(gè)斷面上，采用整體支護(hù)形式。支護(hù)邊長40.8 m，寬9.25 m，總周長約100.1 m，面積約377.4 m2，地面絕對(duì)標(biāo)高+8.5，承臺(tái)底絕對(duì)標(biāo)高+1.5，開挖深度7.5 m（含封底墊層開挖）。支護(hù)結(jié)構(gòu)：采用“鋼板樁+兩道圍檁支撐”支護(hù)方式；鋼板樁均采用拉森Ⅳ型18 m鋼板樁，鋼板樁寬60 cm；鋼支撐及鋼圍檁均采用2HM48.8×30 cm 型鋼；鋼材牌號(hào)皆采用Q345B。排水：基坑外圍采用鋼板樁形成封閉止水帷幕，坑內(nèi)集水明排。

2.3 超危大工程深基坑支護(hù)方案（深度9.2 m）

A 匝道橋2-6#墩位于規(guī)劃河道內(nèi)，現(xiàn)狀河岸上，5個(gè)墩臺(tái)施工基礎(chǔ)均需支護(hù)開挖，采用拉森鋼板樁支護(hù)形式。每個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)為正方形邊長8.2 m，面積約67.24 m2，地面絕對(duì)標(biāo)高+11.2，承臺(tái)底絕對(duì)標(biāo)高+2，開挖深度9.7 m（含封底墊層開挖）。支護(hù)結(jié)構(gòu)：采用“鋼板樁+三道圍檁支撐”支護(hù)方式；鋼板樁均采用拉森Ⅳ型18 m鋼板樁，鋼板樁寬60 cm；鋼支撐及鋼圍檁均采用2HM48.8×30 cm 型鋼；鋼材牌號(hào)皆采用Q345B。排水：基坑外圍采用鋼板樁形成封閉止水帷幕，坑內(nèi)集水明排。

3 施工方案實(shí)踐敘述

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程的步驟具體如下。施工準(zhǔn)備→圍堰四面拉森鋼板樁打設(shè)→土方開挖→一道圍檁→土方開挖→后續(xù)圍檁施工→土方開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高→封底混凝土澆筑→破樁頭→承臺(tái)施工→承臺(tái)基坑回填→墩身施工→鋼板樁圍堰拆除。

3.2 施工方案

3.2.1 危大工程深基坑支護(hù)方案（深度小于5 m）

新城大街主線橋7#墩、G 匝道1#墩拉森樁深基坑支護(hù)施工工藝步驟具體如下。

步驟一：拉森鋼板樁施工完成以后，開挖面距離承臺(tái)底4.5 m。

步驟二：第一層開挖面至3.3 m 位置，開挖深度2.7 m，施工第一道圍檁，第一道圍檁中心標(biāo)高4.5 m，距離樁頂2 m；第一道圍檁采用2HM488×300 型鋼圈梁，圈梁下方牛腿采用雙排50 cm×30 cm×1 cm 鋼板焊接，四邊倒角處采用3 m×3 m HM488×300 型鋼支撐，中間采用Φ609×16 撐桿支撐，間距平均6 m 一道，每間隔一道中支撐連接處采用1.5 m×1.5 m HM488×300 型鋼支撐；中管支撐和圈梁連接處采用焊接掛板相連，并焊接牢固，焊接端下方需用鋼板焊接防護(hù)，防止圍擦變形，中管脫落坑底，發(fā)生意外。新城大街主線橋7＃墩與G1＃墩之間采用HM488×300型鋼支撐，長1 m，設(shè)置2 道，間距3 m。第一道圍椋支撐施工完成后進(jìn)行土方開挖施工。

步驟三：第一道圍檁施工完成，繼續(xù)開挖至0.9 m處，開挖面深4.9 m。開挖完成后開始?jí)|層封底施工。施工步驟四：開挖完成后迅速開始?jí)|層封底施工，澆筑10 cm碎石+50 cmC40砼，待砼強(qiáng)度達(dá)到70%后進(jìn)行承臺(tái)施工[2]。

3.2.2 超危大工程深基坑支護(hù)方案（深度7 m）

新城大街主線橋8#墩、G 匝道2#墩拉森樁深基坑支護(hù)施工工藝步驟具體如下。

步驟一：在原地面（8.5）打設(shè)18 m 拉森鋼板樁，樁頂高于原地面0.5 m，打設(shè)完成以后，開挖面距離承臺(tái)底7 m。

步驟二：第一層開挖面至6.0 m 位置，開挖深度為2 m，施工第一道圍檁，第一道圍檁中心標(biāo)高7.0 m，距離樁頂1.5 m；第一道圍檁采用2HM488×300 型鋼圈梁，圈梁下方牛腿采用雙排50 cm×30 cm×1 cm 鋼板焊接，四邊倒角處采用3 m×3 m HM488×300 型鋼支撐，中間采用Φ609×16撐桿支撐，間距平均6 m一道，每間隔一道中支撐連接處采用1.5 m×1.5 m HM488×300 型鋼支撐；第一道圍檁支撐施工完成后進(jìn)行第二道圍檁施工。

步驟三：第二層開挖面至3.0 m 位置，開挖深度為5 m，施工第二道圍檁，第二道圍檁中心標(biāo)高4.0 m，距離樁頂4.5 m；第一道圍檁采用2HM488×300 型鋼圈梁，圈梁下方牛腿采用雙排50 cm×30 cm×1 cm 鋼板焊接，四邊倒角處采用3 m×3 m HM488×300 型鋼支撐，中間采用Φ609×16撐桿支撐，間距平均6 m一道，每間隔一道中支撐連接處采用1.5 m×1.5 m HM488×300 型鋼支撐；第二道圍檁支撐施工完成后再開挖進(jìn)行封底施工。施工步驟四：最終開挖面至1.1 m 位置，開挖深度6.9 m，施工封底砼，封底頂標(biāo)高1.5 m，距離樁頂7 m；封底采用40 cm C30 砼+10 cm 碎石墊層，封底厚度0.5 m；封底完成后待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后再進(jìn)行下道工序施工[3]。

3.2.3 超危大工程深基坑支護(hù)方案（深度9.2 m）

A 匝道橋2#-6#墩（共5 個(gè)墩/每墩同工藝）拉森樁深基坑支護(hù)施工工藝步驟，具體如下。

步驟一：在原地面（11.2）打設(shè)18 m拉森鋼板樁，樁頂高于原地面0.3 m，打設(shè)完成以后，開挖面距離承臺(tái)底9.2 m。

步驟二：第一層開挖面至10.0 m 位置，開挖深度1.2 m，施工第一道圍檁，第一道圍檁中心標(biāo)高11.0 m，距離樁頂0.5 m；第一道圍檁采用2HM488×300型鋼支撐，下方牛腿采用雙排50 cm×30 cm×1 cm鋼板焊接，四邊倒角處采用2.5 m×2.5 m HM488×300型鋼支撐；第一道圍檁支撐施工完成后進(jìn)行第二道圍檁施工。

步驟三：第二層開挖面至7.0 m 位置，開挖深度4.2 m，施工第二道圍檁，第二道圍檁中心標(biāo)高8.0 m，距離樁頂3.5 m；第二道圍檁采用2HM488×300 型鋼支撐，下方牛腿采用雙排50 cm×30 cm×1 cm鋼板焊接，四邊倒角處采用2.5 m×2.5 m HM488×300型鋼支撐；第二道圍檁支撐施工完成后進(jìn)行第三道圍檁施工。

步驟四：第三層開挖面至4.0 m 位置，開挖深度為7.2 m，施工第三道圍檁，第三道圍檁中心標(biāo)高5.0 m，距離樁頂6.5 m；第三道圍檁采用2HM488×300 型鋼支撐，下方牛腿采用雙排50 cm×30 cm×1 cm鋼板焊接，四邊倒角處采用2.5 m×2.5 m HM488×300型鋼支撐；第三道圍檁支撐施工完成后進(jìn)行封底施工。

步驟五：最終開挖面至1.6 m 位置，開挖深度9.7 m，施工封底砼，封底頂標(biāo)高2.0 m，距離樁頂9.5 m；封底采用40 cm C30 砼+10 cm 碎石墊層，封底厚度為0.5 m；封底完成后待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后再進(jìn)行下道工序施工[4]。

4 拉森鋼板樁施工的程序及注意

4.1 鋼板樁圍堰施工

施工準(zhǔn)備：進(jìn)行河床清理，主要清理河床面及待打基坑處設(shè)的漂石、電纜槽等障礙物，確保鋼板樁圍堰施工不受影響。

4.2 測(cè)量放線

對(duì)圍堰范圍進(jìn)行測(cè)量放線，用GPS放出圍堰邊線，在河道中用鋼板樁定出定位樁，間距10～12 m，確定鋼板樁插打范圍。

4.3 導(dǎo)向架施工

為確保鋼板樁在沉設(shè)過程中位置準(zhǔn)確，垂直度和線形滿足施工要求，在鋼板樁施打前先施工導(dǎo)向架。導(dǎo)向架由導(dǎo)樁和導(dǎo)梁組成。

4.3.1 導(dǎo)樁

導(dǎo)樁選用4根2排鋼管樁，長度6.0 m，鋼管樁采用鋼板樁打樁機(jī)沉設(shè)，鋼管樁沉設(shè)底標(biāo)高控制為：入土深度為3 m 左右。樁沉設(shè)到位后焊接導(dǎo)梁水平支撐和斜撐。

4.3.2 導(dǎo)梁

在導(dǎo)樁上焊接14水平支撐，各水平支撐的頂標(biāo)高相同。在水平撐上安裝導(dǎo)梁，導(dǎo)梁選用邊線順直的型鋼。精確調(diào)整導(dǎo)梁的軸線及內(nèi)邊凈距，將導(dǎo)梁與水平支撐臨時(shí)焊接固定。

4.4 鋼板樁施工

4.4.1 鋼板樁檢查

（1）拉森鋼板樁鎖口檢查。①鎖口檢查的目的：鋼板樁運(yùn)到工地后，需進(jìn)行整理檢查，清除鎖口內(nèi)雜物（如電焊瘤渣、廢填充物等），對(duì)缺陷部位加以整修。②鎖口檢查的方法：用一塊長約2 m的同類型、同規(guī)格的鋼板樁作為標(biāo)準(zhǔn)，將所有同型號(hào)的鋼板樁做鎖口通過檢查。檢查采用卷揚(yáng)機(jī)拉動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)鋼板樁平車，從樁頭至樁尾做鎖口通過檢查。對(duì)于檢查出的鎖口扭曲及“死彎”進(jìn)行校正。（2）鋼板樁的其他檢查。對(duì)于樁身（拉森Ⅵ型鋼板樁）殘缺、殘跡、不整潔、銹皮、卷曲等都要做全面檢查，并采取相應(yīng)措施，以確保正常使用。

4.4.2 鋼板樁打設(shè)

（1）位樁的打設(shè)：在打設(shè)鋼板樁前先打設(shè)定位樁，定位樁采用相同長度鋼板樁，定位樁打設(shè)深度與鋼板樁深度相同。（2）鋼板樁的起插及過程控制：各項(xiàng)準(zhǔn)備工作就緒后，按設(shè)計(jì)樁位采用拉森鋼板樁打樁機(jī)將鋼板樁逐片連續(xù)打入設(shè)計(jì)標(biāo)高。（3）鋼板樁插打施工：插打時(shí)，邊插邊將打樁錘緩慢下放，在相互垂直的兩個(gè)方向用錘球進(jìn)行觀測(cè)，以確保鋼板樁插正、插直；通過檢測(cè)，確定第一片鋼板樁插打合格后，然后以第一根鋼板樁為基準(zhǔn)，沿鋼板樁插打方向插打每一根鋼板樁到設(shè)計(jì)位置。整個(gè)施工過程中，要用錘球始終控制每片樁的垂直度，及時(shí)調(diào)整；每一片鋼板樁先利用自重下插，當(dāng)自重不能下插時(shí)，才進(jìn)行加壓。打樁過程中，重視角樁的施工，鎖扣從上在緊閉垂直的狀態(tài)下，緩慢均勻插打，直到進(jìn)入設(shè)計(jì)標(biāo)高，確保鎖扣閉合。嚴(yán)格控制鋼板樁底標(biāo)高，遵循“寧深勿淺”原則，嚴(yán)禁減少鋼板樁插入深度[5]。

5 鋼板樁拔除及操作過程中的注意事項(xiàng)

拔樁的順序與打樁時(shí)相反。鋼板樁圍堰拆除遵循“先支后拆、后支先拆”的原則。在承臺(tái)施工完畢后，進(jìn)行基坑回填。墩身施工完成后，拆除圍堰。拆除流程：回填土至第一道圍檁。

橫撐、斜撐及圍檁拆除：在橫撐、鋼斜撐、圍檁拆除前，首先要對(duì)基坑內(nèi)的空隙部分進(jìn)行回填并壓實(shí)，以避免由于橫撐、鋼斜撐、圍檁的拆除造成鋼板樁向基坑內(nèi)回趨，而導(dǎo)致坑外產(chǎn)生塌陷和裂縫，同時(shí)也可避免拔樁時(shí)帶出泥土而產(chǎn)生的較大空隙。（1）斜撐及圍檁拆除：首先用氣割割去每根斜撐、橫撐及圍檁接頭板，在正常要情況下保證整根斜撐橫撐及圍檁長度不變，用吊車慢慢吊出基坑，并拉好繩子，防止晃動(dòng)，防止碰壞結(jié)構(gòu)鋼筋。（2）橫撐、斜撐及圍檁搬運(yùn)堆放：鋼支撐除其他需要運(yùn)走外，其余一律分類，規(guī)格堆放到指定地點(diǎn)堆放整齊，拆除施工工藝與安裝倒置。

鋼板樁拆除：先用打拔樁機(jī)夾住鋼板樁頭部振動(dòng)1～2 min，使鋼板樁周圍的土松動(dòng)，產(chǎn)生“液化”，減少土對(duì)樁的摩阻力，然后慢慢地往上振撥，拔樁時(shí)注意樁機(jī)的負(fù)荷情況，發(fā)現(xiàn)上拔困難或拔不上來時(shí)，停止拔樁，可先行往下施打少許，再往上拔，如此反復(fù)可將樁拔出來。

基坑內(nèi)回土，填土至墩承臺(tái)頂。選用優(yōu)質(zhì)黏土，需具有良好的壓實(shí)性能和致密性?；靥顣r(shí)分層填筑，每層厚度控制在30 cm左右，填筑一層壓實(shí)一層。

拆除內(nèi)支撐，基坑回填至內(nèi)支撐底部時(shí)方可拆除撐桿[6-7]。

6 結(jié)語

通過具體工程實(shí)例綜上所述，基于拉森鋼板樁深基坑施工開展的施工技術(shù)管理、質(zhì)量控制等工作，具有十分突出的現(xiàn)實(shí)意義。因此，建設(shè)及施工單位必須高度重視深基坑施工質(zhì)量問題，嚴(yán)格落實(shí)施工規(guī)范以及崗位職責(zé)，對(duì)施工全程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，從而為高速公路施工項(xiàng)目管理提供可靠的保障。