7 H型鋼排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在施工中的應(yīng)用

楊登宇

（中交一公局集團(tuán)海外事業(yè)部,北京100024）

0 引言

科威特RA257項目為城市主干道改造提升項目，將原有平交路口提升改造為下穿通道及立交橋以提升主干道通行能力。項目下穿通道總長1 020 m，開挖深度2.5~11 m，下穿通道結(jié)構(gòu)物設(shè)計寬度48~65 m。項目用地范圍狹窄為70~90 m，且為了滿足施工期間原有交通正常運行的要求，須在用地范圍內(nèi)設(shè)置雙幅上下行各4車道交通便道臨時工程。下穿通道開挖施工難度大，施工空間狹窄，安全要求高。

1 地質(zhì)情況

根據(jù)業(yè)主提供的地質(zhì)報告及項目初期地勘報告，施工區(qū)域地質(zhì)情況如下：0~1 m為松土（部分區(qū)域松土達(dá)2 m），2~4 m級配不良粉砂（部分區(qū)域為填充和風(fēng)化砂性土層），4~10 m為中密實原生砂質(zhì)層或非常密實砂質(zhì)土壤中間層，10~25 m土壤非常密實砂質(zhì)土壤中間層，在25 m以下為致密的砂質(zhì)土壤。

2 支護(hù)形式選擇

受場地制約、巖土性質(zhì)及工程特點影響，通道開挖時無法采用經(jīng)濟(jì)節(jié)約的放坡開挖及簡易支護(hù)。下穿通道開挖宜采用H型鋼排樁支護(hù)形式。H型鋼排樁支護(hù)體系受力明確[1]，當(dāng)?shù)赝愋凸こ虒嵺`相對成熟。H型鋼排樁平面布置形式采用相隔一定間距布置形式，通過對錨桿施加一定的預(yù)應(yīng)力，可使其產(chǎn)生的水平變形較小，通過調(diào)整錨桿的位置和層數(shù)可使支護(hù)樁內(nèi)力分布較均勻，并且在基坑內(nèi)形成無障礙空間，便于土方開挖運輸和后期主體結(jié)構(gòu)施工[2]。

3 H型鋼排樁支護(hù)設(shè)計

該工程H型鋼排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)按照不同開挖深度分為兩類：

3.1 懸臂式H型鋼排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)

開挖深度≤3 m為開口懸臂式H型鋼排樁支擋結(jié)構(gòu)（如圖1所示），H型鋼樁間距1~2 m。

圖1 懸臂式H型鋼排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)

3.2 錨拉式H型鋼排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)

開挖深度大于3 m采用錨拉式支護(hù)結(jié)構(gòu)：即在樁端上部2~3 m位置設(shè)計一道預(yù)應(yīng)力錨桿，形成錨拉式支護(hù)結(jié)構(gòu)（H型鋼排樁-錨桿結(jié)構(gòu)，如圖2所示），H型鋼樁間距1~1.5 m；錨桿角度為垂直支護(hù)面向下20°。

圖2 錨拉式H型鋼排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)

支護(hù)采用的H型鋼，材料等級為S355JR，截面屬性為（298 cm×149 cm×32.0 kg/m），布置間距為1~2 m；擋土板采用加拿大白楊木，尺寸為（130 cm×25 cm×3.5 cm）；錨桿采用直徑為32 mm的螺紋鋼，豎向間距2~3 m，水平間距2~3 m；錨頭采用雙拼槽鋼2［180］、2［200］及 2［220］。

4 H型鋼排樁支護(hù)施工一般要求

4.1 H型鋼排樁支護(hù)基本要求

H型鋼支護(hù)設(shè)計除了滿足土體受力要求外，還要考慮在基礎(chǔ)最突出的邊緣外留有支模、拆模的余地。基坑護(hù)壁H型鋼的平面布置形狀應(yīng)盡量平直整齊。整個施工期間，在挖土、吊運、綁扎鋼筋、澆筑混凝土等施工作業(yè)中，嚴(yán)禁碰撞支撐，禁止任意拆除支撐，禁止在支撐上任意切割、電焊，也不應(yīng)在支撐上擱置重物。

4.2 H型鋼的檢驗

施工前，對H型鋼進(jìn)行材質(zhì)檢驗和外觀檢驗，包括表面缺陷、長度、寬度、厚度、高度、端部矩形比和平直度等項內(nèi)容。檢查中要注意對打入H型鋼有影響的焊接件應(yīng)予以割除，對割孔和斷面缺損應(yīng)予以補(bǔ)強(qiáng)。

4.3 H型鋼施打施工工藝流程

按照設(shè)H型鋼排樁支護(hù)的設(shè)計位置及深度，進(jìn)行鉆孔、插入型鋼作業(yè)，具體施工流程如圖3所示：

圖3 H型鋼排樁支護(hù)施工工藝圖

4.4 H型拔樁注意事項

振打與振拔：拔樁時，邊振邊拔。對較難拔除的板樁可先用振動錘將樁振下100~300 mm，再與振動錘交替振打、振拔。有時，為及時回填拔樁后的土孔，當(dāng)把板樁拔至比基礎(chǔ)底板略高時暫停引拔，用振動錘振動幾分鐘，盡量讓土孔填實一部分。起重機(jī)應(yīng)隨振動錘的啟動而逐漸加荷，起吊力一般略小于減振器彈簧的壓縮極限。對引拔阻力較大的H型鋼，采用間歇振動的方法，每次振動15 min，振動錘連續(xù)不超過1.5 h。

5 錨拉式H型鋼支護(hù)施工特殊要求

5.1 錨拉式H型鋼支護(hù)施工工藝流程

開挖深度大于3 m采用錨拉式支護(hù)結(jié)構(gòu)，增加錨桿施工及拉伸等工序，具體施工工藝見圖4。

圖4 錨拉式H型鋼排樁支護(hù)施工工藝圖

5.2 錨桿安裝及要求

用于錨拉式H型鋼排樁支護(hù)的錨桿采用Φ32 mm的螺紋鋼，錨桿施工時須滿足以下要求：

（1）錨桿位置嚴(yán)格按照支護(hù)設(shè)計確定并標(biāo)記，鉆探錨孔將使用支撐鉆機(jī)和直徑為20 cm的水平螺旋鉆進(jìn)行，鉆孔角度需使用調(diào)平裝置確定，以保證精度，鉆進(jìn)角度按照設(shè)計角度鉆進(jìn)。錨桿施工示意圖見圖5。

圖5 錨拉式H型鋼排樁支護(hù)錨桿施工

（2）當(dāng)螺旋鉆在鉆孔完成收回時，需繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，以清除鉆孔內(nèi)的松散土壤。

（3）當(dāng)鉆出足夠數(shù)量的錨桿孔后，將錨桿放置在孔內(nèi)，并用水泥灌漿至整個黏結(jié)長度。

（4）錨桿在錨定的黏結(jié)區(qū)域內(nèi)設(shè)有3組鋼鉤，相距70 cm。這些掛鉤用于鞏固與灌漿和錨桿的結(jié)合，并有助于使錨定桿居中。

（5）制漿及灌漿。灌漿采用水泥砂漿，制漿采用經(jīng)復(fù)試合格的材料，嚴(yán)格執(zhí)行配合比。摻加適量膨脹劑和速凝劑，以保證凝結(jié)時收縮量小，增大握裹力。單桶攪拌時間≥3 min。灌漿管用1寸PVC管，并于管下部打梅花形小孔，同錨桿一起放入孔內(nèi)。灌漿管應(yīng)插入距孔底0.3~0.5 m處，并在孔口設(shè)至漿袋密封。一切就緒后，用擠壓砂漿泵灌漿，灌漿壓力0.3~0.5 MPa，并應(yīng)穩(wěn)定3 min，直至漿液由孔口溢出?？卓跐{液收縮后，應(yīng)及時補(bǔ)漿。二次高壓灌漿宜使用水灰比0.45~0.5的純水泥砂漿。二次高壓灌漿壓力宜控制在2.5~5.0 MPa之間。灌漿時間可根據(jù)灌漿工藝試驗確定或一次灌漿錨固體強(qiáng)度達(dá)到5 MPa后進(jìn)行。

（6）灌漿完成后需在承受拉力前養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間為7 d。

5.3 U型槽安裝及錨桿張拉

錨固孔灌漿養(yǎng)護(hù)期完成后，需進(jìn)行拉伸試驗。根據(jù)錨桿不同位置，設(shè)計張拉應(yīng)力為145~154.9 kN/孔，拉伸錨桿施加1.2倍的設(shè)計荷載，拉伸試驗所用的錨桿不少于總數(shù)量的5%。U型槽鋼將背靠背安裝在錨桿的上方和下方。以便在拉伸過程中拉動錨桿。將鋼楔焊接到鋼樁上，為U型鋼提供支撐。將10 mm厚、尺寸為15 cm×15 cm、中間開孔的壓力板套在錨桿上，并靠在一對U型槽鋼上。用校準(zhǔn)過的液壓千斤頂、手動泵、壓力表將錨桿拉緊至所需應(yīng)力。錨桿張拉施工示意圖見圖6。

圖6 錨拉式H型鋼排樁支護(hù)錨桿拉伸

6 H型鋼排樁支護(hù)監(jiān)測

為確保通道開挖過程中的安全，必須對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測，并且施工時必須有安全人員不間斷地觀察支護(hù)周圍情況（裂縫、防水、增加附加載荷等），發(fā)現(xiàn)情況立即通知有關(guān)人員，及時采取相應(yīng)措施。

6.1 觀測點布置

在支護(hù)H型鋼上布置基線（每基坑邊一條），中間刻“+”，作為觀測中心，每隔20~50 m設(shè)置變形觀測點，同時又作為沉降觀測點用。利用工程施工控制點與觀測點組成一個觀測網(wǎng)，對支護(hù)進(jìn)行水平位移和沉降觀測。

6.2 觀測時間

通道開挖過程每挖深2 m、每2 d觀測一次，15 d后每周觀測一次，用全站儀觀測各觀測點的平面與豎向位置，及時掌握基坑變位情況，發(fā)現(xiàn)問題，及時處理。場地查勘與記錄：施工前對原場地進(jìn)行全面調(diào)查，查清有無原始裂縫和異常并作記錄，照相存檔；每次觀測結(jié)果詳細(xì)記入?yún)R總表并繪制沉降與位移曲線。

6.3 觀測要點

每次觀測前，首先復(fù)核基本工作點的穩(wěn)定性。所用儀器必須經(jīng)法定檢測機(jī)構(gòu)檢定合格。觀測期間要做到“五固定”，即觀測人員、測量器具、觀測方法、觀測路線和測站固定。

6.4 變形資料的收集和處理

每次變形觀測結(jié)束后應(yīng)及時檢查外業(yè)觀測記錄，符合規(guī)范的規(guī)定，并要求進(jìn)行平差處理。計算出各觀測點的該期變形量和累計變形量，將其變形結(jié)果及時報至項目總工，以便判斷和預(yù)測邊坡的穩(wěn)定性和發(fā)展趨勢，為及早采取防治措施提供監(jiān)控信息。

7 結(jié)語

基于科威特RA257項目IC38-1下穿通道施工開挖支護(hù)施工作為研究對象，選擇H型鋼排樁支護(hù)形式作為通道開挖的支護(hù)措施，有利于在狹窄空間開展后續(xù)施工作業(yè)，降低了工程造價，縮短了建設(shè)工期，經(jīng)工程驗收，其施工質(zhì)量符合驗收標(biāo)準(zhǔn)。為類似項目及基坑狹窄空間開挖支護(hù)施工提供借鑒經(jīng)驗。