HU型鎖扣式鋼板樁在基坑支護(hù)中的應(yīng)用

馮進(jìn)華

中建港務(wù)建設(shè)有限公司 上海 200438

1 工程概況

上港集團(tuán)外高橋冷庫項目地處上海市浦東新區(qū)外高橋港區(qū)，其配套的地下1層水泵房基坑位于冷庫東北角，消防水池及事故水池位于其北側(cè)。由于消防水池、事故水池與水泵房相互之間位置較近，故采取整體基坑開挖。基坑大面降坡后水泵房開挖深度為6.65 m、消防水池為5.50 m、事故水池為4.05 m，其內(nèi)部有相應(yīng)的吸水坑需局部超挖0.45、1.00、1.00 m。其中基坑圍護(hù)施工為關(guān)鍵工序，它將直接影響基坑施工的安全穩(wěn)定性，對后道工序乃至整個工程起著至關(guān)重要的作用。

2 基坑圍護(hù)支護(hù)形式研究

根據(jù)工程特點，基坑挖深4.05～6.65 m，開挖面積不大，但基坑深度較深，對于類似開挖深度的基坑，通?？刹捎美摪鍢?、SMW工法樁的圍護(hù)形式。

由于工程施工工期較緊，該工序的預(yù)算造價有限，采用上述傳統(tǒng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工時，都難以達(dá)到深基坑安全高效、方法簡便、施工成本低等目標(biāo)，不利于施工。

經(jīng)綜合分析，決定使用HU型鎖扣式鋼板樁圍護(hù)。采用長15 m的700 mm×300 mm×13 mm×24 mm的H型鋼＋長12 m的U型鋼板樁的組合圍護(hù)樁的形式（圖1）。H型鋼圍護(hù)樁兩側(cè)定制用φ60 mm×10 mm無縫鋼管作為空心鎖扣，U14型鋼板樁兩側(cè)定制用φ28 mm豎向鋼筋作為鎖芯（圖2、圖3）。對撐采用1道φ609 mm×16 mm鋼管進(jìn)行內(nèi)支撐布置，鋼圍檁采用582 mm×300 mm×12 mm×17 mm雙拼H型鋼與圍護(hù)樁進(jìn)行整體連接。通過受力分析，該圍護(hù)體系穩(wěn)定性好，安全性高。相比傳統(tǒng)的拉森鋼板樁圍護(hù)，新型鎖扣式結(jié)構(gòu)樁間密封效果更好，鎖扣部位更為牢固，抗側(cè)壓及止水防滲效果更佳。支撐體系中只需1道內(nèi)支撐，有利于施工安裝與土方開挖，施工工期較短，材料可重復(fù)利用以降低成本。

圖1 圍護(hù)體系斷面

圖2 圍護(hù)樁連接節(jié)點

圖3 圍護(hù)樁平面示意

3 HU型鎖扣式鋼板樁在施工中的應(yīng)用

3.1 施工流程

場地平整→放設(shè)沉樁定位線→開挖圍護(hù)樁溝槽→安裝導(dǎo)向架→設(shè)備調(diào)試完畢→H型鋼板樁施打→U型鋼板樁施打→H型鋼樁和U型鋼板樁調(diào)整至設(shè)計標(biāo)高→再繼續(xù)施打下一組至基坑一圈施工完畢→基坑開挖→首道內(nèi)支撐體系安裝→基礎(chǔ)施工→ 上部結(jié)構(gòu)施工→回填土方→基坑圍護(hù)樁拔除→回填樁孔[1-5]

3.2 機(jī)械設(shè)備

1）打樁設(shè)備：采用1輛50 t履帶吊配置1臺D130振動錘實施打拔樁。

2）導(dǎo)向架：采用全自動水平調(diào)節(jié)定位導(dǎo)向架，導(dǎo)向架內(nèi)設(shè)置有自平衡功能的液壓調(diào)平系統(tǒng)。同時，在沉樁導(dǎo)向架上安裝有橫向的液壓千斤頂，千斤頂前端安裝滑輪，限制樁身位置，確保樁身在施打過程中的垂直度。

3.3 鋼板樁沉樁

1）根據(jù)平面布置圖在基坑外設(shè)置沉樁控制線，該控制線不可被破壞，安排挖機(jī)進(jìn)行沉樁溝槽的開挖，導(dǎo)向架架設(shè)在沉樁溝槽上。

2）采用經(jīng)緯儀和水平儀控制和調(diào)整導(dǎo)向架位置，導(dǎo)向架也可進(jìn)行全自動自調(diào)節(jié)水平功能的二次開發(fā)。

3）先利用導(dǎo)向架用振動錘一次成排打入H型鋼，可根據(jù)導(dǎo)向架的樁位格數(shù)量確定根數(shù)，然后將U型鋼板樁插入導(dǎo)向架，用振動錘將其打入至導(dǎo)向架高度，再移除導(dǎo)向架，用振動錘振動鋼板樁到設(shè)計標(biāo)高，后續(xù)依次類推。

4）當(dāng)H型鋼板樁施工完畢后，開始插入U型鋼板樁，施工前，U型鋼板樁兩側(cè)的圓鋼鎖扣應(yīng)涂上黃油，降低與鎖口的摩擦力。

5）履帶吊起吊圍護(hù)樁，對準(zhǔn)樁與H型鋼定位樁的槽口，錘下降，靠錘與樁自重壓樁至淤泥以下一定深度不能下降為止。開動振動錘打樁下降，控制打樁錘下降的速度，盡可能地使樁保持豎直，提高整體強(qiáng)度。

6）在振動下沉過程中，注意導(dǎo)向架動滑輪的變化，保持動滑輪與H型鋼板樁接觸，且樁始終能保持滑動。

7）圍護(hù)樁施工過程中受到石塊等側(cè)向擠壓作用力大小不同，容易發(fā)生偏斜，可在發(fā)生偏斜位置將圍護(hù)樁往上拔l.0～2.0 m，再往下錘進(jìn)，如此上下往復(fù)振拔數(shù)次，可使大的塊石被振碎或使其發(fā)生位移，讓圍護(hù)樁的位置得到糾正，減小圍護(hù)樁的傾斜度。

3.4 圍檁及支撐安裝

1）基坑圍護(hù)樁施打完畢，按照基坑內(nèi)支撐的布置形式，進(jìn)行內(nèi)支撐的溝槽開挖及內(nèi)支撐安裝，安裝完畢后，溝槽頂部鋪好蓋板。

2）支撐體系的安裝與拆除順序按照受力計算和土方開挖工況進(jìn)行。

3）鋼圍檁安裝前在其底部用厚8 mm鋼板，每1 m焊接1組水平擱置點。鋼圍檁采用582 mm×300 mm×12 mm×17 mm雙拼H型鋼與圍護(hù)樁進(jìn)行整體連接，連接節(jié)點均采用平接方式進(jìn)行焊接。在基坑轉(zhuǎn)角處設(shè)置斜向支撐，采用582 mm×300 mm×12 mm×17 mm的H型鋼角撐。

4）對撐采用φ609 mm×16 mm型鋼管進(jìn)行內(nèi)支撐布置，用2臺100 t液壓千斤頂放入活動端頂壓位置。預(yù)應(yīng)力施加到位后在活動端中楔緊墊塊，并固定牢固，持續(xù)2～5 min后方可回油松開千斤頂，完成該根支撐的安裝。

5）預(yù)應(yīng)力施加中，必須嚴(yán)格按照設(shè)計要求分步施加預(yù)應(yīng)力，每根鋼支撐分2級施加。

3.5 鋼板樁拔除

采用履帶吊配置振動錘進(jìn)行圍護(hù)樁的拔除，設(shè)法減少拔樁帶土現(xiàn)象，必要時采取灌水、灌砂措施，即利用振動產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動擾動土質(zhì)，破壞圍護(hù)樁周圍土的黏聚力以克服拔樁阻力，將樁拔除。

4 實施效果

通過在實際工程中的運用，采用HU型鎖扣式鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其基坑圍護(hù)實施效果很好。

4.1 過程使用情況

1）與傳統(tǒng)的拉森板樁施工類似，材料取材方便。

2）基坑圍護(hù)樁抗傾覆及整體穩(wěn)定性較強(qiáng)，內(nèi)部只需采用1道支撐，從而給后續(xù)土方開挖及混凝土結(jié)構(gòu)施工帶來了便利。

3）通過對基坑圍護(hù)的定期監(jiān)測，其樁頂水平位移量很小，為2.0～3.5 cm，未發(fā)生圍護(hù)墻整體傾斜。

4）基坑內(nèi)始終能保持干施工作業(yè)，止水效果好。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

1）節(jié)約成本。在預(yù)算有限的情況下使用該工藝，造價相對較低，約70萬元，相比采用SMW工法樁實施，費用節(jié)約35%～50%。

2）縮短工期。與傳統(tǒng)的拉森板樁施工工藝類似，施工速度快，相比采用SMW工法樁施工，可縮短工期30 d。

5 結(jié)語

通過工程實踐運用，HU型鎖扣式鋼板樁圍護(hù)具有穩(wěn)定性好、止水性強(qiáng)、占地小、節(jié)約成本、施工快等優(yōu)點。相比傳統(tǒng)的拉森板樁，它能夠突破更深的基坑工程要求，相比SMW工法、灌注樁等，費用更低。因此，它在類似工程中值得被推廣應(yīng)用。