淺談強風(fēng)化巖鋼板樁施工技術(shù)

郭鵬

摘要：本文結(jié)合南京市江北新區(qū)綠水灣路地下綜合管廊現(xiàn)場工程實踐，針對強風(fēng)化巖層的地質(zhì)，采用長螺旋鉆機(jī)引孔施工鋼板樁的技術(shù)，保證了工程質(zhì)量及施工安全，為今后強風(fēng)化巖鋼板樁施工積累了寶貴經(jīng)驗。

Abstract： This article combines the field engineering practice of the underground comprehensive pipe corridor of Lvshuiwan Road in Jiangbei New District， Nanjing City. Aiming at the geology of strongly weathered rock formations， the technology of using long spiral drilling rigs to construct steel sheet piles guarantees the quality of the project and the safety of construction， and has accumulated valuable experience for the construction of strong weathered rock steel sheet piles in the future.

關(guān)鍵詞：強風(fēng)化巖;引孔; 施工方法

1? 工程概況

南京市江北新區(qū)綠水灣路綜合管廊全長1.805km。位于江北新區(qū)內(nèi)三橋片區(qū)現(xiàn)狀綠水灣路東北側(cè)，綜合管廊設(shè)置在道路西側(cè)的非機(jī)動車道、人行道、綠化帶下方。斷面分為雙艙、三艙和三艙外掛雨水箱涵三種形式，入廊管線有電力、通信、給水、雨水四種形式。管廊斷面形式為矩形，分別為電艙、電艙、給水通信艙、雨水艙。覆土厚度為2.65～5.45m。結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計使用年限為100年?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)采用15m拉森Ⅳ型鋼板樁圍護(hù)，其支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級為二級。

2? 現(xiàn)場情況

2.1 地質(zhì)情況

綠水灣路地質(zhì)屬長江漫灘地貌單元，主要覆蓋第四紀(jì)松散沉積物，管廊最大挖深約為7.8m，開挖涉及的土層有①-1填筑土、①-2素填土、②-1b2-3粉質(zhì)黏土、②-2b4層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土、②-2d3粉土夾粉砂、②-3d2-3粉砂夾粉土、②-4b2-3粉質(zhì)黏土、②-e含礫粉質(zhì)黏土和K2P-2強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。

2.2 施工情況

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況，以及現(xiàn)場試樁，采用15m拉森鋼板樁施工貫入深度不能滿足設(shè)計要求。強行施打鋼板樁會造成樁頭破壞，樁身整體變形過大，打樁機(jī)超負(fù)荷運轉(zhuǎn)造成樁機(jī)損傷，形成安全隱患，對施工質(zhì)量造成不良影響。為滿足現(xiàn)場施工安全、質(zhì)量及進(jìn)度要求，采用長螺旋鉆機(jī)配合引孔后進(jìn)行拉森鋼板樁施工。

3? 施工工藝流程

強風(fēng)化巖鋼板樁施工技術(shù)主要由引孔、回填、鋼板樁施工等組成，施工工藝流程如圖1所示。

4? 施工準(zhǔn)備工作

做好設(shè)備、材料的供應(yīng)工作，是確保引孔后鋼板樁施工順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。根據(jù)工程進(jìn)度要求，做好材料的進(jìn)場計劃，按計劃進(jìn)行備料采購，設(shè)備進(jìn)場后及時進(jìn)行檢查和檢驗，確保性能良好。

5? 施工方法

5.1 測量放線

施工前對鋼板樁引孔的位置進(jìn)行放樣，現(xiàn)場定位后，灑白灰線，保證位置準(zhǔn)確。

5.2 導(dǎo)向槽施工

為保證成孔的線型和垂直度，應(yīng)在鉆機(jī)就位前開挖導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽尺寸可根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)整。

5.3 長螺旋鉆機(jī)就位

鉆機(jī)要保持就位平整，并且要穩(wěn)固，保證引孔時不傾斜、移動。采用吊線錘從鉆機(jī)的正面、側(cè)面兩個方向檢查，對鉆機(jī)的位置進(jìn)行調(diào)整，確保鉆具處于垂直且鉆頭對準(zhǔn)樁的中心。同時對鉆頭閥門進(jìn)行檢查。鉆機(jī)引孔施工前應(yīng)在鉆桿上做好標(biāo)記，控制引孔深度不得小于設(shè)計拉森鋼板樁底標(biāo)高，當(dāng)樁長變化時擦去舊標(biāo)記，做好新標(biāo)記。

5.4 鉆機(jī)引孔

引孔采用長螺旋鉆機(jī)，成孔直徑600mm，引孔間距500mm，套孔100mm，鉆機(jī)下鉆深度達(dá)到1m時，對其觀察土塊是否正常排出，確認(rèn)沒有問題后再進(jìn)行鉆進(jìn)，達(dá)到設(shè)計深度后停鉆、提鉆，鉆到預(yù)應(yīng)深度后，應(yīng)在原深處空轉(zhuǎn)清土。第一根樁的鉆進(jìn)速度要慢，邊鉆邊觀察分析該地質(zhì)情況與鉆進(jìn)速度的關(guān)系，及時掌握施工參數(shù)，確保后續(xù)成孔的速度和質(zhì)量。孔深要滿足要求，在鉆架上應(yīng)有控制深度標(biāo)尺，以便在施工中進(jìn)行觀測、記錄，成孔時采用吊線錘從兩側(cè)垂直方向檢查孔的垂直度，若有偏斜的情況及時進(jìn)行調(diào)整，確保垂直度。成孔后對排出的泥土及時運走，以便鉆機(jī)通行。

鉆孔順序采用跳孔嵌套的方法，第一孔成孔之后，鉆機(jī)跳過一個孔移機(jī)至第二孔施鉆，待第二孔成孔之后移回先前跳過的孔進(jìn)行第三孔施鉆。第三孔成孔之后再跳過5號孔進(jìn)行4號孔施鉆，待4號孔成孔后再移機(jī)至5號孔施鉆，依次類推至完成最后一孔。

5.5 回填黏土

回填黏土采用封閉式自卸車從外部取土備土至指定施工場地。為防止成孔坍塌，成孔之后立即進(jìn)行黏土回填。回填之后方可進(jìn)行下一孔施鉆。采用小型挖掘機(jī)回填，滿填之后人工手扶立式打夯機(jī)進(jìn)行夯實，夯擊之后下陷處再次回填黏土，然后再次夯擊，反復(fù)施作，直至回填黏土夯擊不再下陷為止。

5.6 鋼板樁施工

待黏土回填完成后進(jìn)行鋼板樁打設(shè)，采用鋼板樁打拔機(jī)以單樁打入法對鋼板樁逐根施打，單根施打易向一邊傾斜，誤差積累不易糾正，墻面平直度難控制，所以打設(shè)第一根和第二根鋼板樁的位置要非常精確，才能起到導(dǎo)向作用，每打入深度1m左右進(jìn)行測量一次，達(dá)到設(shè)計深度后用鋼筋將鋼板樁與導(dǎo)向架焊接固定。為保證鋼板樁的垂直度，用全站儀加以控制，在插打過程中隨時測量監(jiān)控每根樁的斜度不超過2%，及時糾偏。因施工現(xiàn)場地下水位較高，在鋼板樁施打的過程中，要保證樁與樁之間鎖口鎖住，才能起到抗?jié)B的作用。

5.7 鋼支撐施工

基坑開挖過程中應(yīng)隨挖隨撐，在基坑內(nèi)部安裝鋼支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)共計兩道，采用圍檁和內(nèi)支撐的組合形式，將單拼熱軋H700型鋼做為第一道鋼圍檁、雙拼熱軋H700型鋼做為第二道鋼圍檁，內(nèi)支撐均采用壁厚16mm的Ф609鋼管，支撐的水平間距不得超過6m。安裝鋼支撐結(jié)構(gòu)前需要在鋼板樁上進(jìn)行焊接牛腿，牛腿間距不大于3m。鋼支撐吊到指定位置后，吊車還要保持工作狀態(tài)，不能將吊鉤松開，將兩臺液壓千斤頂放在鋼支撐活絡(luò)頭的長度調(diào)節(jié)位置后進(jìn)行施加預(yù)應(yīng)力，要注意兩臺液壓千斤頂行走一致。等到施加的應(yīng)力到位后在鋼支撐活絡(luò)頭長度調(diào)節(jié)位置鍥緊墊塊，并固定牢固，然后回油松開千斤頂，解開起吊鋼絲繩，完成該根支撐的安裝。第一道支撐設(shè)計預(yù)加軸力為300kN，第二道支撐設(shè)計預(yù)加軸力為480kN，考慮在鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力過程中的應(yīng)力會損失，實際所加預(yù)應(yīng)力的數(shù)值要比設(shè)計的預(yù)應(yīng)力數(shù)值增加10%。支撐端面與圍檁之間、圍檁與鋼板樁之間必須密貼，如有空隙，須采用鐵楔子或C30細(xì)石混凝土進(jìn)行填實。

5.8 常見問題

5.8.1 鉆孔偏斜情況

偏孔即成孔后樁孔出現(xiàn)較大垂直偏差。造成偏孔的原因有：①樁架不穩(wěn)，鉆桿導(dǎo)架不垂直，鉆機(jī)磨耗，部件松動;②土層軟硬不均勻，致使鉆頭受力不均;③鉆桿彎曲，接頭不正。

預(yù)防與處理措施：①將樁架重新安裝牢固，并對導(dǎo)架進(jìn)行水平和垂直校正，安裝鉆機(jī)時要求鉆頭中心、鉆盤中心在同一軸線上，鉆架必須垂直，鉆桿位置偏差不大于20cm，檢修鉆孔設(shè)備;②偏斜過大時，填入石子粘土，重新鉆進(jìn)，控制鉆速，慢速上下提升、下降;③對彎曲鉆桿或接頭予以校正，如校正困難則更換合格的鉆桿。

5.8.2 卡鉆情況

長螺旋鉆機(jī)在鉆孔時若鉆進(jìn)速度過快，會導(dǎo)致鉆出的泥土不能及時排出因而積壓在孔內(nèi)，積壓過多后會發(fā)生卡鉆情況。輕微的卡鉆要及時斷掉回轉(zhuǎn)動力電源后低速提升，再重新鉆進(jìn);嚴(yán)重的卡鉆要將鉆機(jī)的大梁墊好后低速提拉鉆具。

6? 效益分析

6.1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

該施工技術(shù)合理安排施工工序，運用貼合工程實際的技術(shù)措施解決強風(fēng)化巖鋼板樁施工技術(shù)難題，加快了施工進(jìn)度，縮短了施工時間，提高工效，同時有效地保障了施工質(zhì)量和安全，減少了施工成本。保證了施工進(jìn)度和質(zhì)量安全，節(jié)約成本取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，具體分析如下：

①方案費用估算。若采用鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁止水帷幕施工需增加投資約3400萬元，且施工工期長;采用長螺旋鉆機(jī)引孔施工鋼板樁方法需增加投資約400萬元。

②施工間接費費用估算。鋼板樁引孔施工工期約70天，鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁止水帷幕施工工期約300天，節(jié)省工期約230天，間接節(jié)省人工費8*230*200=36.8萬元，機(jī)械設(shè)備費節(jié)省約20萬元。

合計節(jié)省成本：3000+36.8+20=3056.8萬元。

6.2 社會效益

該技術(shù)施工工序科學(xué)、合理，安全可靠，施工質(zhì)量易控制，節(jié)省了人工及材料。防止鋼板樁損壞嚴(yán)重，保證了鋼板樁重復(fù)利用，解決了高強度技術(shù)難題，有效的控制了深基坑安全系數(shù)和環(huán)保系數(shù)，施工中未發(fā)生過安全事故和環(huán)保事故，在節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)等方面做出了突出貢獻(xiàn)。為最終按工期節(jié)點完成該工程施工任務(wù)奠定了基礎(chǔ)。

7? 結(jié)束語

本文論述了南京市江北新區(qū)綠水灣路綜合管廊強風(fēng)化巖層鋼板樁施工，地質(zhì)情況較為特殊，國內(nèi)外無類似的設(shè)計和施工經(jīng)驗可借鑒，施工難度較大，針對工程的難點，在強風(fēng)化巖層采用長螺旋鉆機(jī)引孔施工鋼板樁，成功的將強風(fēng)化巖鋼板樁施工的行業(yè)性技術(shù)難題進(jìn)行解決，優(yōu)質(zhì)、安全、快速地完成了施工任務(wù)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB50017-2011，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[2]JGJ94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[3]鋼板樁工程手冊.

[4]建筑工程施工手冊.