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陆地基坑支护中引孔拉森钢板桩的应用

2019/12/09 阅读:

摘要:拉森钢板桩以其施工便捷、强度高、防渗、施工速度快和可重复使用的优点在市政工程的深沟槽施工支护中得到了广泛的使用。本文结合实际工程案例,阐述了陆地箱涵基坑开挖过程中通过采用引孔拉森钢板桩的施工技术,克服了施工条件复杂的难题,有效保证了施工进度及安全。

关键词:拉森钢板桩;支护;引孔;施工技术

引言

拉森钢板桩是一种用振动锤或打桩机将特制的钢板桩压入地下,相互连接成一道板墙,作为深基坑安全施工的临时挡土、挡水支护结构,拉森钢板桩具有施工简便、速度快、强度高、不易漏水、接合紧密、可重复使用等优点,但在施工过程中会造成噪音污染和震动,影响施工场地周边居民和建筑物。本文结合某陆地箱涵城中村施工段的实际情况,利用引孔拉森钢板桩,解决了现场施工条件复杂的难题,为箱涵的顺利施工奠定了基础,缩短了施工工期,减少了工程造价。

1工程概况

某陆地箱涵施工段,施工桩号为K2+040~K2+196,位于城中村内。施工内容主要有排水管迁改(桩号K1+955安康路转弯位置附近分布一根准1200雨水管横穿箱涵、桩号K2+020位置分布一根准500的排水管)、10kV电力改迁、自来水管道改迁、天然气调压柜保护、基槽钢板桩支护开挖、5.5*2.7m箱涵主体施工。

2场地条件

承建陆地箱涵工程地貌单元属长江冲积三级阶地,根据区域地质构造资料,武汉地区的大地质构造均属古老的地质构造,且无全新世活动迹象,场区地质构造稳定性良好,不良地质作用不发育,局部地段的灰岩及泥灰岩层中虽可能存在岩溶,但上覆较厚的老黏性土,相应场地不属岩溶地面塌陷易发区,地质灾害危险性小,从整个场地地层分布特征来看,自然地面下20.0m深度范围内地层多为人工填土层、淤泥层、一般黏性土层和老黏性土层。各单元层和亚层层面埋深及厚度差异较大,属于不均匀地基。承建工程场地地下水按其埋藏条件和含水层性质分为上层滞水、弱孔隙承压水两种类型。上层滞水主要赋存于人工填土层中,分布不连续,无统一的自由水面,地下水位埋深一般在0.6~4.5m之间,局部堆土段可达11.2m,主要接受地表水与大气降水补给,远离湖岸地段的水量有限易于疏干,近湖岸深厚填土地段由于与湖水连通且相互补给,水量较大。弱孔隙承压水主要赋存于局部分布的(2-4)层砾砂、(3-4a)细砂夹角砾中,与区域地下水体有水力联系,水头标高一般为13.0m左右,年变幅3.0-4.0m,水量一般不大。根据设计勘探地质,K2+040~K2+196段地基土分布依次为:表层为1-1杂填土(黏聚力8kPa,内摩擦角17°),厚度约1-3m,密实度不均匀,承载力低,不可直接作为拟建工程基础持力层,作为基槽侧壁土层,其自稳性差,应重点支护。部分地段1-3淤泥质黏土(fak=50kPa,Es=2.5MPa,黏聚力11kPa,内摩擦角4°),厚度约1m左右,以淤泥质黏土为主,混含少量素填土,不宜作为承建工程基础持力层,作为基槽侧壁土层,其自稳性差,应重点支护。

3本工程难点及风险

①基坑施工自身风险:本工程的钢板桩箱涵长度约为250m,箱涵沟槽基坑重要性等级为二级。工程规模大、施工周期长,工程中将经历雨季施工等众多风险,基坑支护体系将长期暴露,一旦支护体系失稳,将造成巨大的工程事故。②周边环境风险源众多:该区域距离已有建筑物较近,箱涵基槽距离某公寓楼约3~4m,箱涵周边地下管线的种类繁多,包括各类雨、污水管线、给水管线等,管线分布较为密集、埋设深度不一,部分修建年代久远,缺乏基本资料。部分管道周边存在地层疏松甚至空洞等隐患,受施工扰动后极易造成次生事故,因此在施工中应加强监测,避免对周边管线造成不良影响。

4沟槽支护设计

根据设计图纸要求,本段基槽支护采用拉森钢板桩支护方法,设计桩长为9m,钢支撑安装中心标高为场平标高以下50cm。本工程投入的拉森钢板桩采用FSP-IV型拉森钢板桩,宽400mm,高170mm,壁厚15.5mm,理论重量76.1kg/m,横截面积每片为96.99cm2,二次力矩每片4670cm4,每米38600cm4,截面模量每片362cm4,每米2270cm3,要求钢板桩无穿孔,修边调直后方可使用。基槽支护拉森钢板桩之间用25b工字钢围檩进行连接,围檩与每根拉森钢板桩之间用焊接钢板连接,采用D426×9的钢管进行内部支撑。

5施工工艺技术

5.1施工部署

K2+040~K2+196段陆地箱涵位于城中村内,钢板桩位置离原有建筑距离较近,约3-4m,考虑到常规的机械手打桩法产生的振动及噪音均较大,对临近的房屋造成的影响不可预测。为减少施打钢板桩时所引起的土层扰动变形,采用直径600mm的钻具进行引孔施工,打设板桩采用ZAX450打桩机械手完成,最终在临时便道上进行基槽支护钢板桩打设。箱涵基槽支护桩拔除可在临时便道上进行,拔除的桩材可临时堆存于围挡与道路之间的间隔区,后期及时装车运出施工场区。

5.2工艺流程

准备工作→定位放线→路面破碎挖除→引孔定位→钻机就位→第一孔钻进→钻孔回填→第二孔钻机就位→第二孔钻进→钻孔回填→如此连续引孔→钢板桩跟进打设→土方开挖→箱涵施工→板桩的拔除。

5.3施工方法

①准备工作。破除表层混凝土路面后对孔位进行复核,偏差不得大于10mm;移动钻机至作业位置,移动前必须仔细观察现场情况,移位做到平稳、安全;就位后调整桩架垂直度偏差小于1/250,并在钻杆上做好标记,控制引孔深度不得小于设计拉森钢板桩底标高。在钢板桩的接口槽里面涂抹润滑油,桩尖处的凹槽底口用胶泥堵住,避免打桩时泥沙进入,以增强咬合的严密性,并增加润滑,便于施工。钢板桩堆放场地要平整坚实,底层垫枕木,堆高不超过5层。②钻机引孔。引孔采用螺旋钻机,成孔直径600mm,引孔间距700mm,按顺序依次引孔至桩底标高。第一根桩施工时,不可进尺太快,要慢速,掌握地层对钻机的影响情况,以确定在该地层条件下的钻进参数,然后进行连续引孔施工。为确保钢板桩顺利施工,在螺旋钻机成孔后,先采用细砂进行回填并注水保证密实,再进行钢板桩打设跟进施工。③钢板桩打设。1)打设板桩可采用挖机改装的ZAX450打桩机械手完成,施打前一定要熟悉地下管线、构筑物的情况,认真放出准确的钢板桩边线。2)板桩施打采用屏风式打入法施工。屏风式打入法不易使板桩屈曲、扭转、倾斜和墙面凹凸,打入精度高,易于实现封闭合拢。施工时,将10~20根板桩成排插入导架内,使它呈屏风状,然后再施打。3)在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过2%,桩位偏差不大于50mm,桩顶标高偏差不大于100mm,垂直偏差不大于0.5%,当偏斜过大不能用拉齐方法调正时,拔起重打。④开挖及支撑安装。基槽开挖断面宽7.9.m,开挖基底高程为15.8m,开挖深度约4.2m,基槽支护拉森钢板桩之间用25b工字钢围檩进行连接,围檩与每根拉森钢板桩之间用焊接钢板连接,采用D426×9的钢管进行内部支撑。土方开挖配合支撑的安装分批分次进行出土,分层分区连续施工,并对称开挖,对于支撑已经安装好部位用小挖机进仓辅助进行土方清理。⑤钢板桩的拔出。基槽侧墙回填后,可拔除板桩。采用振动锤拔桩,拔桩起点离开角桩5根以上,拔除顺序与打桩过程相反,间隔拔桩,间距不小于2m。对拔桩后留下的桩孔,用砂或者1:1水泥砂浆进行处理。保证拔桩过程中临近原有建筑物、构筑物和地下管线的安全。

6安全监测

6.1监测内容

为保证该基坑顺利进行,除支护方案合理,支护措施到位以外,还需要组织严密的环境监测。实施有效的监测工作,不仅可以指导基坑支护及开挖施工,同时还起到预警的作用,通过监测信息反馈来指导施工,保障基坑周边内外环境的安全运行。另由于基坑支护钢板桩离原有建筑距离较近,约3-4m,还应对基坑周边原有建筑物实施有效监测,及时反馈监测信息,保障建筑物与施工安全。本次施工委托具备相关资质的第三方机构进行基槽及周边环境的安全监测工作,结合相关规范要求,监测内容如下:①变形监测:变形监测包括支护桩水平位移监测,地面沉降监测,临近建筑物及道路和管线的沉降监测。变形监测必须符合现行《建筑变形测量规程》和《建筑基坑工程监测技术规范》的要求。②应力监测:支护桩钢支撑应力监测。基坑监测对象及项目分类详见表1。

6.2监测结果

根据本工程设计文件、《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009监测项目及监测结果如表2-表3所示。根据第三方监测结果显示,地表、建筑物、桩体水平位移、桩顶、房屋倾斜、管线、沉降速率均小于0.03mm/d,结合并参考《建筑物变形测量规范》要求规定:建筑物最后100天沉降速率小于0.01~0.03mm/d作为稳定指标,由此可见结构沉降趋于稳定。

7结语

本文结合具体工程实例,针对箱涵基坑支护施工过程中遇到的复杂场地问题,采用引孔拉森钢板桩的施工方法对基坑进行支护,充分发挥了拉森钢板桩施工简单、轻质、隔水性好、互换性良好、可回收循环利用、环保无污染等优点,避免了在打桩过程中由于机械振动引发土体下沉、周边建筑物沉降和产生裂缝等一系列问题,支护结果满足工程设计,在降低工程成本,确保施工安全的同时,也缩短了工期,避免了环境污染,创造了生态效益,可为同类工程提供一定的参考。

参考文献:

[1]林建洪.钢板桩支护体系在深基坑中的应用[J].山西建筑,2018,44(12):63-65.

[2]高志龙.拉森钢板桩支护施工技术应用[J].建筑工程技术与设计,2017(30):71.

[3]严周为,等.硬塑土层中拉森钢板桩导入式施工技术研究与应用[J].水利建设与管理,2018(11):212-215.

[4]张利珍.道路沟槽开挖拉森钢板桩支护施工技术[J].山西建筑,2018,44(29):70-71.

作者:卫聪聪 单位:中国水利水电第八工程局有限公司

陆地基坑支护中引孔拉森钢板桩的应用

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