拉森鋼板樁和高壓旋噴樁組合支護的應用

李世權(quán) （中鐵十六局集團第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

1 引言

在城市基坑施工中往往面臨工期緊、場地有限等問題，拉森鋼板樁施工效率高、成本低、機具占地面積小等優(yōu)點被優(yōu)先使用，但是由于拉森鋼板樁往往插入比較大，有一定的局限性，本文通過旋噴樁改善土體輔助提升拉森鋼板樁剛度為思路進行設計，減少拉森鋼板樁插入比，達到有限地下空間內(nèi)快速施工的目的。

2 工程概況

沿海某城市為軟土地區(qū)，地質(zhì)多以淤泥質(zhì)土為主。某地道建設于2008年，與干道同步規(guī)劃施工后未啟用，2020年該地道底部地鐵盾構(gòu)下穿，對該通道進行了現(xiàn)狀調(diào)查，待打開通道后發(fā)現(xiàn)局部（施工縫位置）節(jié)段發(fā)生沉降約70cm。擬在盾構(gòu)穿越前完成圍護結(jié)構(gòu)、頂板拆除、底板底部土體注漿工序,以避免穿越時造成二次沉降。修復方案為施工圍護結(jié)構(gòu)后，開挖沉降頂板并切除加高，同時完成底板注漿，以防發(fā)生二次沉降?，F(xiàn)區(qū)間盾構(gòu)已經(jīng)始發(fā)，計算圍護方案為15m拉森鋼板樁，此時鋼板樁樁底約2m將伸入盾構(gòu)區(qū)間，若以此方案施工將影響盾構(gòu)推進。

圖1 結(jié)構(gòu)剖面圖

2.1 圍護方案的設計

根據(jù)現(xiàn)場情況，通道重建工期3個月，盾構(gòu)45d后將到底該通道底部，若采用15m拉森鋼板樁將影響盾構(gòu)推進，而采用12m拉森鋼板樁計算不通過，嘗試采用12m拉森鋼板樁與高壓旋噴樁支護組合形式，利用旋噴樁在既有底板與鋼板樁中間填充，使得鋼板樁與底板形成底部支撐傳力帶，再利用旋噴樁基坑外側(cè)形成一道水泥墻減少主動土壓力。

坑內(nèi)支護采用頂部609鋼支撐+底部30cm混凝土墊層支撐，開挖時采用長臂+60小挖機配合喂土。

因修復段（結(jié)構(gòu)中間節(jié)沉降）兩端存在既有結(jié)構(gòu)，鋼板樁無法施工，兩端采用3排旋噴樁水泥墻放坡?lián)跬?，坡?：1.5。

考慮到結(jié)構(gòu)重建工期3個月，盾構(gòu)下穿到達時間為45d，擬在下穿前完成拉森鋼板樁施工、頂板切割及底板注漿加固，以減少圍護結(jié)構(gòu)施工對盾構(gòu)的擾動。

圖2 結(jié)構(gòu)平面圖

2.2 施工機具及參數(shù)

見上表。

施工參數(shù)一覽表

3 施工工藝

圖3 施工工藝流程圖

3.1 拉森鋼板樁施工

①調(diào)查周邊環(huán)境

由于地處繁華道口施工場地有限，環(huán)境復雜。施工前對周邊環(huán)境進行調(diào)查，確定打拔機站位、探明地下管道，根據(jù)場地需求進行交通導改。

②放樣及定位

進行現(xiàn)場放樣，根據(jù)現(xiàn)場放樣拉線，安裝導架。目的是保證開挖后基坑內(nèi)線性順直，如不順直將影響圍檁受力，需要在其后填筑混凝土保證與鋼板樁受力均勻。

③鋼板樁施工

由工人輔助打拔機咬合鋼板樁進行插入施工，施工時注意回旋半徑內(nèi)安全；如插入時難以下沉應注意查明原因，避免連續(xù)下沉引起相鄰鋼板樁下沉；鋼板樁應保證鎖扣連續(xù)，以保證止水效果和受力連續(xù)。

3.2 高壓旋噴樁施工

①水泥漿調(diào)配

配置每盤配合比，施工時按盤攪拌，保證水灰比處于1～1.2之間。

②后臺控制

水泥采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，水泥參量25%，檢查注漿壓力處于25MPa～30MPa,空氣壓力 0.7MPa。

③鉆機施工

施工時鉆機必須平穩(wěn)，保證鉆桿垂直，控制提升速度10cm/min～20cm/min，轉(zhuǎn)速 15r/min～20r/min，噴管插入預定深度后由下而上進行噴漿。

4 施工要點

①后臺按每盤配比進行攪拌，攪拌后存入儲漿池。嚴禁直接從攪拌桶抽漿施工，以避免水泥漿攪拌不均勻，泥漿比重不達標等情況發(fā)生。

②水灰比控制在1～1.2之間，現(xiàn)場控制泥漿比重及每根樁使用水泥量，水泥漿也可以安裝流量計控制。

③鉆桿垂直度可用鉛錘吊量，垂直偏差＜0.5%。

④拉森鋼板樁施工時應正反相扣，以保證受力連續(xù)及止水效果。

⑤拉森鋼板樁施工時應保證線性順直，如有凹凸將影響坑內(nèi)圍檁安裝；圍檁與鋼板樁之間的縫隙采用C30細石混凝土回填，以保證受力均勻。

⑥坑內(nèi)旋噴樁采用鉆芯取樣法28d無側(cè)限抗壓強度qu≧1.0MPa,不合格不得開挖。

⑦基坑頂部施工一圈50cm高素混凝土擋水墻,可以達到良好的基坑防澇效果。

5 注意事項及體會

①鋼板樁轉(zhuǎn)角及與老結(jié)構(gòu)交界處是發(fā)生滲漏的重點，需要在圍護結(jié)構(gòu)外側(cè)打3根高壓旋噴樁止水。

②根據(jù)以往經(jīng)驗，基坑第一道支撐可能受力為負（基坑底部內(nèi)斂頂部受拉），應采用鋼絲繩捆綁做好防墜落措施。

③開挖至底部后迅速澆筑30cm C30早強混凝土墊層作為內(nèi)支撐，具有良好的支撐效果。

④高壓旋噴樁施工可能造成鋼板樁鎖扣進漿引起損壞或者拔出困難，實踐證明完全不受影響。

⑤大型機械距離基坑保持2m距離，否則很容易引起基坑變形，地表開裂。

⑥基坑頂部設置50cm擋水墻地面放坡比在基坑周邊設置排水溝有更多優(yōu)點，比如占地面積小、防澇效果好。

⑦鋼板樁與擋水墻之間泥土面應硬化，防止地表水下滲。

⑧盾構(gòu)下穿前應完成底板注漿并保證齡期，以防盾構(gòu)下穿時二次沉降。

⑨由于基坑開挖并切割了結(jié)構(gòu)頂板，盾構(gòu)下穿時會引起基底隆起，經(jīng)測定隆起數(shù)值平均為1.8cm對結(jié)構(gòu)影響有限，建議盾構(gòu)穿越后再進行結(jié)構(gòu)施工，以防止止水帶拉裂。

6 結(jié)語

本項目根據(jù)計算拉森鋼板樁深度至少達到15m才能滿足開挖需求，但采用了12m拉森鋼板樁+3m旋噴樁內(nèi)撐后，仍然滿足施工需要，在淤泥質(zhì)黏土為主的地層條件下，將基坑變形控制在了1cm以內(nèi)。實踐證明旋噴樁可以作為支護結(jié)構(gòu)的一部分，在樁長長度有限制的地方，可以達到良好的輔助效果；本方案的實施，充分利用了鋼板樁與旋噴樁有強度、易施工的特性，機械占地少，能快速施工的特點，在有限的地下與地上空間為施工創(chuàng)造了條件，有著良好地借鑒作用。