城市主干道綜合管廊深基坑鋼板樁支護施工技術(shù)

0 引言

綜合管廊作為地下空間利用的重要形式，不僅能夠有效解決城市各類管線布置困難的問題，還能提升城市管理的效率和安全性。在綜合管廊的建設(shè)過程中，深基坑支護開挖是不可或缺的一環(huán)，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到管廊的穩(wěn)定性和安全性。且管廊通常位于城市主干道下方，施工空間受限，且需避開繁忙的交通和復(fù)雜的地下管線，這對深基坑開挖技術(shù)提出了極高的要求。鋼板樁支護，憑借其經(jīng)濟高效、施工便捷的特點，成為深基坑開挖支護的理想選擇，其不僅能夠有效地抵抗周圍土體的壓力，防止基坑坍塌[]，還能在施工完成后進行回收再利用，降低了工程成本，符合綠色施工的理念。因此，深入研究城市主干道綜合管廊深基坑鋼板樁支護施工技術(shù)，對于提高管廊建設(shè)的安全性、經(jīng)濟性和可靠性具有重要意義。

1 工程概況

該文選取天水有軌電車示范線（二期）工程綜合管廊工程作為研究對象，其位于天水市麥積區(qū)，主要沿現(xiàn)狀羲皇大道路面敷設(shè)，總長 1 1 . 6 4 5 k m 。管廊采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，明挖方式施工，基坑開挖寬度為 不等。該工程管廊位于既有城市主干道中間，場地高差起伏較大，較多數(shù)路段 2 ～ 3 倍開挖深度范圍內(nèi)存在房屋、電塔等結(jié)構(gòu)物，分布有污水、給水、雨水、電力、電信、燃氣及熱力等管線。該項目鋼板樁支護施工關(guān)鍵段落需要穿越多個交通繁忙道口、學(xué)校、機場、部隊門口，每一段都需精心策劃，確保鋼板樁施打垂直度。該文以此為基礎(chǔ)，開展后續(xù)研究。

2城市主干道綜合管廊深基坑鋼板樁支護施工設(shè)計

2.1 布置位移觀測點

該項目采用的監(jiān)測設(shè)備包括全站儀、電子水準儀、測斜儀、水位計以及專用地下管線監(jiān)測設(shè)備等。在鋼板樁頂部、支護結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵節(jié)點以及易發(fā)生位移變化的區(qū)域布置觀測點。監(jiān)測點水平間距通常不超過 2 0 m ，以確保監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋。監(jiān)測內(nèi)容包括但不限于周邊道路沉降、鋼板樁支護沉降及位移、基坑底部支撐位移、坑底涌起、地下管線變形、地下水位變化監(jiān)測等[2。為量化分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，特引入以下公式來評估位移趨勢：

式中， 第 i 行第 j 列的觀測點從初始位置到當前位置的總體位移量（m）； 、 ， —該觀測點在 x . y、 z 三個坐標軸方向上的位移變化量（m）。

2.2安裝導(dǎo)向架

為確保鋼板樁垂直，須安裝高強度導(dǎo)向架。該導(dǎo)向架采用雙層單面構(gòu)造，核心部件包括強化導(dǎo)軌與圍檫[3]。導(dǎo)向架的導(dǎo)向柱與橫梁優(yōu)選I形鋼材，截面尺寸優(yōu)化至 ，既確保了結(jié)構(gòu)的堅固耐用，又兼顧了施工操作的靈活性，如圖1所示。

在安裝導(dǎo)向架的過程中，利用高精度的GPS測量儀與自動安平水準儀，精確控制并微調(diào)導(dǎo)向梁的空間位置，確保其在三維空間內(nèi)的精準定位，偏差控制在毫米級。為防止導(dǎo)向梁因板樁打入過程中的沖擊力而發(fā)生沉降或形變，采用多點固定策略，確保其穩(wěn)固性，一旦發(fā)現(xiàn)異常立即調(diào)整。導(dǎo)向梁的安裝需嚴格遵循垂直度要求，采用激光垂準儀輔助校正，確保其與打樁軸線垂直，且在整個施工過程中，通過柔性緩沖裝置避免與板樁的直接碰撞，保護雙方結(jié)構(gòu)完整。

關(guān)于鋼圍標，需進行精確的計算以確保支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定性。圍標的軸向承載力為：

P = σ A

式中， σ —鋼材許用應(yīng)力（MPa）；A—圍標有效截面積 ）。合理調(diào)整圍標截面尺寸及間距，確保支撐體系既經(jīng)濟又安全。

針對鋼板樁不在同一平面的情況，需靈活調(diào)整圍標的安裝方式，利用精密加工的鐵墊塊進行間隙填充，并通過高強焊接固定，確保圍標與鋼板樁之間緊密貼合，無應(yīng)力集中點，從而保障整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。

2.3 鋼板樁引孔

針對當前工程現(xiàn)場的地質(zhì)勘察報告及前期鋼板樁試打反饋，發(fā)現(xiàn)局部地段當拉森鋼板樁深入至 - 6 ～ - 1 2 m 區(qū)間時，遭遇堅硬地層，導(dǎo)致施打難度驟增，常規(guī)方法難以有效貫入。該項目引入一臺SYR-150旋挖鉆引孔機與一臺 S Y6 0 0 H D 長螺旋引孔機，聯(lián)合實施鋼板樁引孔作業(yè)。引孔直徑為 5 0 0 m m ，引孔間距 ，引孔后立即插打鋼板樁，鋼板樁與孔壁間的孔洞使用含水率較小的粉質(zhì)原土回灌或中粗砂回灌，以增強土體穩(wěn)定性，引孔深度則根據(jù)現(xiàn)場實際情況設(shè)定，但應(yīng)不大于鋼板樁插大深度，以充分穿透難以穿透的地層，確保鋼板樁能順利達到設(shè)計貫入深度[4，如圖2所示。

引孔施工需要移動鉆機至指定位置，通過精密水平儀與傾角儀雙重校準，確保鉆機垂直度偏差小于1/300，保障引孔質(zhì)量。在鉆桿上設(shè)置清晰可見的刻度標記，根據(jù)設(shè)計要求精確控制引孔深度，預(yù)留足夠空間供鋼板樁沉入，確保最終成樁質(zhì)量。

2.4 鋼板樁插打及土方開挖

完成鋼板樁引孔后，進行鋼板樁插打施工。在插打過程中，使用振動錘或液壓錘，以確保鋼板樁能夠順利插入土層，達到預(yù)定深度。插打前對樁位進行精確放線，在插打過程中實時監(jiān)控，以調(diào)整樁身的垂直度。完成插打后進行基坑開挖施工。開挖應(yīng)遵循“分層開挖、先支后挖”的原則，確保每一層土方的開挖和支護及時配合。開挖第一層至鋼支撐底 0 . 5 m ，安裝鋼支撐后開挖第二層，開挖高度不超過 4 m ，第二層開挖機械及清底機械位于鋼支撐下方作業(yè)，以保證基坑穩(wěn)定。在橫斷面開挖時，應(yīng)按照 1 ： 1 的放坡比例進行放坡開挖，防止作業(yè)面基坑坍塌。開挖至設(shè)計標高后，應(yīng)及時進行基坑底部平整和清理，清理樁間土。在基坑開挖過程中，應(yīng)定期對鋼板樁進行平面位移觀測及沉降觀測，一旦發(fā)現(xiàn)位移量及沉降量超過規(guī)范及圖紙要求，應(yīng)立即對鋼板樁進行加固支護。基坑內(nèi)每隔 3 0 m 設(shè)置一個集水坑抽排水，以保證土體穩(wěn)定性。同時，在基坑兩側(cè)安裝安全爬梯，供施工人員上下基坑。基底開挖至設(shè)計標高時，若檢測地基承載力不足 時應(yīng)及時換填砂夾碎石，間隔時間不超過 開挖封底時，若出現(xiàn)管涌現(xiàn)象，應(yīng)現(xiàn)場及時采用C20素混凝土進行封底處理，厚度 0 . 5 m 。

2.5拔除鋼板樁

鋼板樁拔除時，應(yīng)考慮到鋼板樁的深度、直徑及土攘緊密度等因素，選用功率升級的振動錘設(shè)備。該設(shè)備能夠產(chǎn)生55t的振動力[5，通過高效傳遞機制，直接作用于每根鋼板樁，有效瓦解其與周圍土體之間形成的強大黏結(jié)力與吸附力。

該項目采用的鋼板樁為拉森V型，基坑深度小于 9 m 的采用 1 2 m 樁，一道鋼支撐；基坑深度大于 9 m 時采用1 5 m 樁，兩道鋼支撐。對拔出的鋼板樁進行逐一檢查，清理表面附著的泥土與雜質(zhì)，對于輕微變形的鋼板樁進行校正修復(fù)，確保其可重復(fù)使用的完好性。對于無損的鋼板樁，應(yīng)立即組織運輸隊伍，將其運送至指定的存儲區(qū)域。在施工時，應(yīng)遵循“高頻慢拔”的原則[，以減少對周圍土體的擾動，拔除完成后使用細砂或水泥漿對鋼板樁孔洞回灌，防止沉降變形。

3 應(yīng)用實例

3.1工程準備

該項目引入相關(guān)設(shè)備后展開施工，其配置如表1所示。

依據(jù)《建筑抗震設(shè)計標準》（GB/T50011—2010），城市主干道綜合管廊工程位于抗震設(shè)防烈度VII度區(qū)內(nèi)，屬設(shè)計地震第二組，設(shè)計基本加速度為 0 . 3 0 g ；混凝土的環(huán)境類別為二b類。場地土標準凍土深度為 0 . 6 1 m ；鋼板樁支護為一級，側(cè)壁重要性系數(shù)1.1。以此為基礎(chǔ)，完成工程標段鋼板樁支護類型設(shè)計，具體如表2所示。

在鋼板樁支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)固成型至最終土方回填并拔除鋼板樁的整個45d周期內(nèi)，嚴格按照二等變形觀測技術(shù)要求，詳細記錄每一階段的水平位移變動情況。

3.2 應(yīng)用結(jié)果分析

依據(jù)上述測試，將得到數(shù)據(jù)繪制成直觀的曲線圖，如圖3所示。

根據(jù)圖3可知，所有監(jiān)測點均隨著土方開挖的逐步推進至監(jiān)測點附近，初期位移迅速增加，前20d內(nèi)增長速率尤為顯著，隨后增速逐漸放緩，至第25d時趨于穩(wěn)定，增幅極小。這表明鋼板樁支護在初期有效抵御了開挖引起的側(cè)向土壓力，隨著開挖面遠離，支護結(jié)構(gòu)逐漸達到平衡狀態(tài)，整體位移量始終保持在安全閾值 2 8 m m 以內(nèi)，遠低于規(guī)范限定的安全標準。監(jiān)測點2和3因開挖作業(yè)較遲啟動，其位移增長起始點相應(yīng)后移，但同樣在開挖面接近時表現(xiàn)出快速增長，隨后減緩至穩(wěn)定狀態(tài)。值得注意的是，所有監(jiān)測點在土方回填階段的位移回調(diào)現(xiàn)象，進一步證明了鋼板樁支護在控制基坑變形方面的有效性及回填工藝的積極作用。

4結(jié)束語

該文對城市主干道綜合管廊深基坑鋼板樁支護施工技術(shù)的深入探索與實踐，其通過在開挖前科學(xué)布設(shè)周邊觀測點網(wǎng)絡(luò)并實施實時監(jiān)控，有效控制了施工過程中的沉降位移；通過采用導(dǎo)向架輔助高強度鋼支撐插打鋼板樁，并對難插樁體進行引孔處理，顯著提高了施工精度和效率；最后通過逐步施工至設(shè)計標高并在回填至特定高度時拔除鋼板樁的優(yōu)化工藝，實現(xiàn)了支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定控制。測試結(jié)果表明，設(shè)立的監(jiān)測點位移量均控制在2 8 m m 安全閾值內(nèi)，低于規(guī)范限值，驗證了該施工方法的可靠性和有效性，其研究成果可為提升城市深基坑工程施工效率和保障基礎(chǔ)設(shè)施安全提供有力支撐。

參考文獻

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