拉森鋼板樁施工工法

武漢長江隧道工程武昌C、D匝道段拉森鋼板樁支護(hù)工程實踐【摘要】本文結(jié)合工程實例，簡述拉森鋼板樁在長江隧道基坑圍護(hù)工程中的設(shè)計、施工工藝特點、工藝流程、施工措施、以及沉樁質(zhì)量控制和保證措施?！娟P(guān)鍵詞】鋼板樁、支護(hù)、基坑。一、工程概況武漢長江隧道工程武昌C、D匝道圍護(hù)構(gòu)造出入口段，根據(jù)基坑圍護(hù)開挖深度的不一樣，選用了不一樣的圍護(hù)構(gòu)造施工措施，基坑開挖較淺處，擬采用長度12米的拉森IV鋼板樁實行雙面圍護(hù)，以保證基坑安全開挖，構(gòu)造順利施工。C匝道位于CK0+78～CK0+138段，基坑開挖深度為5m～7m；D匝道位于DK0+171～DK0+229段，基坑開挖深度為5m～7m，C、D匝道合計118米雙面圍護(hù)，需12米IV型拉森鋼板樁590根（按2.5根/米計算），約545.16噸。二、地質(zhì)概況根據(jù)區(qū)域地質(zhì)匯報，自上而下土層分布為：①表層為Qml雜填土eq\o\ac(○,1)1層，并不均分布積存一定量塊石，積存一定量的天然降水，該層土層厚度約2m～2.4m。②次層沉樁段為含少許粉煤灰的軟塑狀粉質(zhì)粘土，土層厚度為5m～7③樁端持力層段為粉質(zhì)粘土。三、鋼板樁方案1、鋼板樁的選用根據(jù)工程所在地場地特點，結(jié)合鋼板樁的特性、施工措施等方面進(jìn)行考慮，選用拉森Ⅳ號鋼板樁，拉森Ⅳ號鋼板樁寬度適中，抗彎性能好，依地質(zhì)資料及作業(yè)條件決定選用鋼板樁長度12米長，規(guī)定鋼板樁入土深度達(dá)樁長0.5倍以上。2、打樁設(shè)備擬采用Z550型液壓振動沉樁機，作為沉設(shè)拉森樁重要動力，為保證基坑開挖安全，并采用250＊250的H型鋼實行圍囹加固，必要時可沉設(shè)錨樁，對圍護(hù)實行拉錨加固。投入鋼板樁打拔樁機4臺用于施工。打拔樁機為挖掘機（日立550）加液壓高頻振動錘改裝而成，激振力220kN。四、鋼板樁設(shè)計方案1、計算拉森樁入土深度根據(jù)鋼板樁入土的深度，按單錨淺埋板樁計算，假定上端為簡支，下端為自由支撐。這種板樁相稱于單跨簡支梁，作用在樁后為積極土壓力，作用在樁前為被動土壓力，壓力坑底如下的土重度不考慮浮力影響，計算簡圖如上頁圖。2、鋼板樁穩(wěn)定性驗算板樁入土深度除保證自身的穩(wěn)定性外，還應(yīng)保證基坑底部在施工期間不會出現(xiàn)隆起和管涌現(xiàn)象。在軟土中開挖較深的基坑，當(dāng)樁背后的土柱重量超過基坑底面如下地基土的承載力時，地基的平衡狀態(tài)受到破壞，常會發(fā)生坑壁土流動，坑頂下陷，坑底隆起的現(xiàn)象，為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，施工前，需對地基進(jìn)行穩(wěn)定性驗算。五、鋼板樁施工工藝1、鋼板樁施工的一般規(guī)定⑴鋼板樁的設(shè)置位置要符合設(shè)計規(guī)定，便于匝道構(gòu)造基礎(chǔ)施工，即在基礎(chǔ)最突出的邊緣外留有支模、拆模的余地。⑵基坑護(hù)壁鋼板樁的平面布置形狀應(yīng)盡量平直整潔，防止不規(guī)則的轉(zhuǎn)角，以便原則鋼板樁的運用和支撐設(shè)置。各周圍尺寸盡量符合板樁模數(shù)。⑶整個基礎(chǔ)施工期間，在挖土、吊運、扎鋼筋、澆筑混凝土等施工作業(yè)中，嚴(yán)禁碰撞支撐，嚴(yán)禁任意拆除支撐，嚴(yán)禁在支撐上任意切割、電焊，也不應(yīng)在支撐上擱置重物。2、鋼板樁施工的次序根據(jù)施工圖及高程放設(shè)沉樁定位線→實行表層回填礦渣土剝離→根據(jù)定位線控設(shè)沉樁導(dǎo)向架→整修平整施工機械行走道路→沉設(shè)圍護(hù)樁→將圍護(hù)樁送至指定標(biāo)高→焊接圍囹支撐→挖土→匝道構(gòu)造施工→填土→拔除鋼板樁。3、鋼板樁的檢查、吊裝、堆放⑴鋼板樁的檢查鋼板樁運到工地后，需進(jìn)行整頓。清除鎖口內(nèi)雜物(如電焊瘤渣、廢填充物等)，對缺陷部位加以整修。①鎖口檢查的措施：用一塊長約2米的同類型、同規(guī)格的鋼板樁作原則，將所有同型號的鋼板樁做鎖口通過檢查。檢查采用卷揚機拉動原則鋼板樁平車，從樁頭至樁尾作鎖口通過檢查。對于檢查出的鎖口扭曲及“死彎”進(jìn)行校正。②為保證每片鋼板樁的兩側(cè)鎖口平行。同步，盡量使鋼板樁的寬度都在同一寬度規(guī)格內(nèi)。需要進(jìn)行寬度檢查，措施是：對于每片鋼板樁分為上中下三部分用鋼尺測量其寬度，使每片樁的寬度在同一尺寸內(nèi)，每片相鄰數(shù)差值以不不小于1為宜。對于肉眼看到的局部變形可進(jìn)行加密測量。對于超過偏差的鋼板樁應(yīng)盡量不用。③鋼板樁的其他檢查，對于樁身殘缺、殘跡、不整潔、銹皮、卷曲等都要做全面檢查，并采用對應(yīng)措施，以保證正常使用。④鎖口潤滑及防滲措施，對于檢查合格的鋼板樁，為保證鋼板樁在施工過程中能順利插拔，并增長鋼板樁在使用時防滲性能。每片鋼板樁鎖口都須均勻涂以混合油，其體積配合比為黃油：干膨潤土：干鋸沫＝5：5：3。⑵鋼板樁吊運裝卸鋼板樁宜采用兩點吊。吊運時，每次起吊的鋼板樁根數(shù)不適宜過多，并應(yīng)注意保護(hù)鎖口免受損傷。吊運方式有成捆起吊和單根起吊。成捆起吊一般采用鋼索捆扎，而單根吊運常用專用的吊具。⑶鋼板樁堆放鋼板樁堆放的地點，要選擇在不會因壓重而發(fā)生較大沉陷變形的平坦而結(jié)實的場地上，并便于運往打樁施工現(xiàn)場。堆放時應(yīng)注意：①堆放的次序、位置、方向和平面布置等應(yīng)考慮到后來的施工以便；②鋼板樁要按型號、規(guī)格、長度分別堆放，并在堆放處設(shè)置標(biāo)牌闡明；③鋼板樁應(yīng)分層堆放，每層堆放數(shù)量一般不超過5根，各層間要墊枕木，墊木間距一般為3-4米，且上、下層墊木應(yīng)在同一垂直線上，堆放的總高度不適宜超過2米。4、導(dǎo)向架的安裝在鋼板樁施工中，為保證沉樁軸線位置的對的和樁的豎直，控制樁的打入精度，防止板樁的屈曲變形和提高樁的貫入能力，一般都需要設(shè)置一定剛度的、結(jié)實的導(dǎo)向架，亦稱“施工圍檁”。導(dǎo)向架采用單層雙面形式，一般由導(dǎo)梁和圍檁樁等構(gòu)成，圍檁樁的間距一般為2．5～3．5m，雙面圍檁之間的間距不適宜過大，一般略比板樁墻厚度大8～15mm。安裝導(dǎo)向架時應(yīng)注意如下幾點：①采用經(jīng)緯儀和水平儀控制和調(diào)整導(dǎo)梁的位置。②導(dǎo)梁的高度要合適，要有助于控制鋼板樁的施工高度和提高施工工效。③導(dǎo)梁不能伴隨鋼板樁的打設(shè)而產(chǎn)生下沉和變形。④導(dǎo)梁的位置應(yīng)盡量垂直，并不能與鋼板樁碰撞。5、鋼板樁打設(shè)鋼板樁施工要對的選擇打樁措施、打樁機械和流水段劃分，以便使打設(shè)后的板樁墻有足夠的剛度和良好的防水作用，且板樁墻面平直，以滿足基礎(chǔ)施工的規(guī)定，對封閉式板樁墻規(guī)定封閉合攏。根據(jù)現(xiàn)場施工條件，采用單獨打入法。此法是從一角開始逐塊插打，每塊鋼板樁自起打到結(jié)束中途不停止。因此，樁機行走路線短，施工簡便，打設(shè)速度快。不過，由于單塊打入，易向一邊傾斜，合計誤差不易糾正，墻面平直度難以控制。⑴先由測量人員定出鋼板樁圍堰的軸線，可每隔一定距離設(shè)置導(dǎo)向樁，導(dǎo)向樁直接使用鋼板樁，然后掛繩線作為導(dǎo)線，打樁時運用導(dǎo)線控制鋼板樁的軸線，在軸向法向規(guī)定搞的狀況下，采用導(dǎo)向架。⑵準(zhǔn)備樁帽及送樁：打樁機吊起鋼板樁，人工扶正就位。⑶單樁逐根持續(xù)施打，注意樁頂高程不適宜相差太大。⑷在插打過程中隨時測量監(jiān)控每塊樁的斜度不超過2%，當(dāng)偏斜過大不能用拉齊措施調(diào)正時，拔起重打。6、挖土⑴土方開挖應(yīng)分層分區(qū)持續(xù)施工，并對稱開挖，土方開挖至板樁頂如下1米處，進(jìn)行圍囹支撐施工。⑵圍囹制做安裝：圍囹及支撐設(shè)置在板樁墻頂如下0.5米處，根據(jù)設(shè)計位置在鋼板樁內(nèi)壁上焊圍囹托架，然后吊裝H型鋼圍檁并焊接加固。⑶土方開挖前在基坑外進(jìn)行井點降水，保持基坑內(nèi)無水，便于挖土，機械進(jìn)出口通道及四面采用換填并鋪墊鋼板以擴散壓力，減小側(cè)壓力。⑷基坑周圍（約一倍樁長）范圍內(nèi)嚴(yán)禁堆載。⑸地面及坑內(nèi)設(shè)排水措施。⑹開挖過程中注意支護(hù)體系的變形觀測。⑺基坑內(nèi)作業(yè)時，有專職安全員負(fù)責(zé)。在基坑開挖過程中需要注意的問題：由于工程在地下水位很高的軟土地基中施工，因此鋼板樁的垂直度及搭接就十分重要，當(dāng)鋼板樁未貼靠在圍囹上部分，需作加墊處理，使鋼板樁的壓力傳到圍囹及支撐上，支撐的材料、制作、焊接必須嚴(yán)格按圖施工。另一方面是挖土和支撐的架設(shè)施工過程必須緊密配合，挖土過程要保證安全的前提下，迅速為支撐施工發(fā)明工作面，支撐構(gòu)造必須能較快地產(chǎn)生整體剛度或預(yù)緊力，兩者配合就能很好地運用軟土施工中的時空效應(yīng)，有效地控制圍護(hù)體系在受力后的變形。施工中切不可超挖和不及時施加支撐，土方施工規(guī)定分層均勻高效，以使支護(hù)構(gòu)造處在正常的受力狀態(tài)。7、鋼板樁的拔除基坑回填后，要拔除鋼板樁，以便反復(fù)使用。拔除鋼板樁前，應(yīng)仔細(xì)研究拔樁措施次序和拔樁時間，否則，由于拔樁的振動影響，以及拔樁帶土過多會引起地面沉降和位移，會給己施工的地下構(gòu)造帶來危害，并影響臨近原有建筑物、構(gòu)筑物或底下管線的安全。設(shè)法減少拔樁帶土十分重要，目前重要采用灌水、灌砂措施。先用打拔樁機夾住鋼板樁頭部振動1min～2min，使鋼板樁周圍的土松動，產(chǎn)生“液化”，減少土對樁的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔樁時注意樁機的負(fù)荷狀況，發(fā)現(xiàn)上拔困難或拔不上來時，應(yīng)停止拔樁，可先行往下施打少許，再往上撥，如此反復(fù)可將樁拔出來。拔樁時應(yīng)注意事項：①拔樁起點和次序：對封閉式鋼板樁墻，拔樁起點應(yīng)離開角樁5根以上?？筛鶕?jù)沉樁時的狀況確定拔樁起點，必要時也可用跳拔的措施。拔樁的次序最佳與打樁時相反。②振打與振拔：拔樁時，可先用振動錘將板樁鎖口振活以減小土的粘附，然后邊振邊拔。對較難拔除的板樁可先用柴油錘將樁振下100－300mm，再與振動錘交替振打、振拔。③對引拔阻力較大的鋼板樁，采用間歇振動的措施，每次振動15min，振動錘持續(xù)不超過1.5h。六、安全技術(shù)保障及措施⑴、為提高深基坑圍護(hù)的安全可靠性對拉森樁的入土深度，進(jìn)行理論數(shù)據(jù)的計算，并對圍護(hù)樁的強度及穩(wěn)定性進(jìn)行驗證，保證深基坑施工的可靠性。⑵、沉設(shè)圍護(hù)樁的施工中，嚴(yán)格按照沉樁規(guī)范施工，基坑四角必需采用角樁，最大程度的提高小齒口拉森樁防漏性能，保證下道工序順利進(jìn)行。⑶、采用250*250H型鋼實行圍護(hù)樁，周圍圍令加固，并根據(jù)詳細(xì)狀況增設(shè)對角斜撐距離及數(shù)量，現(xiàn)場配置壓密注漿機，對個別滲漏處進(jìn)行止漏處理，實現(xiàn)拉森樁圍護(hù)項，技術(shù)參數(shù)到達(dá)規(guī)范規(guī)定。⑷、嚴(yán)格按照基坑施工規(guī)范實行每道工藝的施工，開挖坑土堆放至10m～15m（1倍樁長）以外，坑土堆放要平整最大程度的減小堆土對圍護(hù)樁的側(cè)壓力，增強圍護(hù)的安全系數(shù)，即時對坑內(nèi)積水進(jìn)行抽排。在對基層實行挖土?xí)r，挖土機械嚴(yán)格按照規(guī)范操作，最大程度的減小挖土機械單位受力面積，杜絕沖擊荷載，對圍護(hù)樁的破壞，保證基坑安全。⑸、建立嚴(yán)格的工序交接程序，制定科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、可行的施工計劃，最大程度的調(diào)動施工群體的主觀能動性，確定合理的獎罰條律，堅持以人為本，安全第一的原則，加強協(xié)作意識，高度重視施工質(zhì)量，準(zhǔn)期完畢施工任務(wù)。七、經(jīng)驗總結(jié)1、從長江隧道工程武昌C、D匝道鋼板樁應(yīng)用的實際效果來看，使用鋼板樁做基坑圍護(hù)，具有施工進(jìn)度快、安全、占地空間小等長處。此外，鋼板樁可以反復(fù)使用，節(jié)省投資。2、采用鋼板樁圍護(hù)截滲和輕型井點減少地下水位后，使基坑能迅速挖至預(yù)定高程，基坑面經(jīng)處理后，即可澆筑構(gòu)造底板的混凝土墊層，從而為下一階段的施工發(fā)明了有利條件，不僅提高了工程進(jìn)度，并且受雨季的影響較小，保證整個工程的順利進(jìn)行。3、采