王 志 堅(jiān)

(山西鋼鐵建設(shè)(集團(tuán))有限公司，山西 太原 030003)

深基坑拉森鋼板樁與錨索結(jié)合施工技術(shù)

王 志 堅(jiān)

(山西鋼鐵建設(shè)(集團(tuán))有限公司，山西 太原 030003)

充分利用拉森鋼板樁施工優(yōu)點(diǎn)和成熟的施工工藝，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，綜合應(yīng)用拉森鋼板樁與錨索結(jié)合形成二元支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，并通過(guò)對(duì)錨索施加預(yù)應(yīng)力變成主動(dòng)受力體系，以提高控制基坑變形能力，指出該施工技術(shù)具有安全、經(jīng)濟(jì)、工期短及節(jié)能環(huán)保等施工特點(diǎn)，具有廣闊的市場(chǎng)空間。

深基坑，拉森鋼板樁，錨索，預(yù)應(yīng)力

我公司從2009年以來(lái)一直從事拉森鋼板樁施工，有裝備優(yōu)良的各種型號(hào)振動(dòng)錘打樁機(jī)械設(shè)備，在山西地區(qū)基坑支護(hù)施工中占有大量的市場(chǎng)份額，由于其施工方法簡(jiǎn)便、快捷高效、適用廣泛、止水效果好、能拔出重復(fù)利用等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)受到越來(lái)越多用戶的青睞。但由于拉森鋼板樁在施工工藝上受到樁長(zhǎng)限制，在支撐系統(tǒng)設(shè)置方式上也是大多采用簡(jiǎn)單的內(nèi)支撐形式，使得我公司在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)只是采用傳統(tǒng)單一的拉森鋼板樁用于空間規(guī)模小的淺基坑施工。隨著我國(guó)城市化步伐加快，基坑規(guī)模正向大面積、大深度方向發(fā)展，過(guò)去那種傳統(tǒng)單一的拉森鋼板樁已經(jīng)很難適應(yīng)當(dāng)前深基坑支護(hù)的需求。為此，本人憑著從事多年基坑支護(hù)施工經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)技術(shù)創(chuàng)新總結(jié)，研發(fā)出拉森鋼板樁與錨索結(jié)合的新型支護(hù)體系，主要用于深基坑施工。通過(guò)工程應(yīng)用實(shí)例，取得了良好效果，解決了傳統(tǒng)單一拉森鋼板樁不能作為深基坑支護(hù)的難題，擴(kuò)展了拉森鋼板樁應(yīng)用市場(chǎng)，進(jìn)一步充實(shí)提高了深基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展水平。

1 施工特點(diǎn)

1)拉森鋼板樁采用振動(dòng)錘直接打入地下，錨索采用套管跟進(jìn)成孔，不受地質(zhì)條件差的限制，適用非常廣泛。2)拉森鋼板樁兼具擋土和止水功能，一樁兩用，施工結(jié)束后又可拔出回收重復(fù)利用，既能降低工程造價(jià)，又節(jié)能環(huán)保。3)采用錨索代替內(nèi)支撐，使得坑內(nèi)空間開闊，給土方挖運(yùn)和地下結(jié)構(gòu)施工帶來(lái)極大的便利條件，可明顯縮短工期。4)拉森鋼板樁通過(guò)錨索施加預(yù)應(yīng)力變成主動(dòng)受力體系，可嚴(yán)格控制基坑變形和位移，安全性能高。

2 工藝技術(shù)原理

依靠拉森鋼板樁集擋土和止水功能于一體、可形成連續(xù)密封性好的樁墻特點(diǎn)，通過(guò)連接裝置將拉森鋼板樁與錨索結(jié)合，采用錨索代替內(nèi)支撐，綜合應(yīng)用拉森鋼板樁與錨索結(jié)合形成二元支護(hù)結(jié)構(gòu)體系。通過(guò)對(duì)錨索進(jìn)行二次高壓劈裂注漿提高抗拔力，形成穩(wěn)定性平衡結(jié)構(gòu)，并施加預(yù)應(yīng)力使二元支護(hù)結(jié)構(gòu)體系變成主動(dòng)受力體系，達(dá)到控制基坑位移和變形之目的。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

3.2 操作要點(diǎn)

1)拉森鋼板樁平面和豎向布置。a.鋼板樁的平面布置應(yīng)便于地下結(jié)構(gòu)施工，若因空間狹小須作為地下結(jié)構(gòu)外模時(shí)，應(yīng)設(shè)置混凝土隔離層，以利鋼板樁的拔出。b.鋼板樁的平面布置形狀應(yīng)盡量平直整齊，避免不規(guī)則的轉(zhuǎn)角，方便與錨索的結(jié)合。c.鋼板樁的豎向布置主要是確定樁頂標(biāo)高位置，一般樁頂標(biāo)高是位于自然地坪面上，如果場(chǎng)地條件允許，遇到基坑開挖太深或場(chǎng)地周邊地下環(huán)境影響錨索施工等情況時(shí)，也可采取開挖作業(yè)溝槽的方式將樁頂標(biāo)高下放至合適位置，樁頂上部可采取自然放坡或土釘墻護(hù)坡等措施。

2)拉森鋼板樁打設(shè)方式。拉森鋼板樁采用振動(dòng)錘直接打入地下，打設(shè)方式常用單根插打法，該方法施工期間，除常規(guī)用儀器控制單樁垂直度和墻面平直度外，對(duì)于要求嚴(yán)格的，還可以借助設(shè)置輔助導(dǎo)向架來(lái)控制，導(dǎo)向架一般由雙側(cè)圍檁、圍檁樁和連接板組成，具體做法見圖2。打入拉森鋼板樁時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制定好打樁路線和順序，控制好打樁垂直度和樁頂標(biāo)高，方便與錨索結(jié)合施工。

3)拔出拉森鋼板樁。地下結(jié)構(gòu)施工完回填后，先前打入的拉森鋼板樁可以拔出回收重復(fù)利用，拔樁方法同打樁，拔樁期間應(yīng)注意以下事項(xiàng)：a.拔樁條件：拔樁前應(yīng)確?；右呀?jīng)回填到位并經(jīng)過(guò)碾壓或夯實(shí)處理。b.拔樁順序：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，應(yīng)采用分次、分段、間隔拔樁的順序，盡量不要采用一次連續(xù)拔樁的方法。c.樁孔處理：為了避免由于拔樁時(shí)帶土過(guò)多會(huì)引起地面沉降和位移，需要對(duì)留下的樁孔進(jìn)行回填處理，對(duì)于周邊環(huán)境保護(hù)要求嚴(yán)格的工程，特別是鄰近有建(構(gòu))筑物、道路或地下管線的場(chǎng)合，尤其應(yīng)注意及時(shí)回填；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，樁孔處理方法可采用澆水灌砂搗實(shí)或注入水泥漿。

4)錨索施工。a.確定錨索位置。錨索施工時(shí)為避免發(fā)生滲水和流砂問(wèn)題，應(yīng)盡量提高錨索抗拔力，采用單排錨索，將錨索孔口布置在拉森鋼板樁頂部，保證在自然地下水位以上或靠近臨界點(diǎn)處，或者布置較少的排數(shù)，避開飽和砂層將錨索設(shè)置在粘性土中。單排布置時(shí)，應(yīng)布置在拉森鋼板樁頂部，為避免在樁上開孔穿錨索材料，在錨索位置應(yīng)將此處鋼板樁打低500 mm左右留豁口，具體見圖3，如果多排布置時(shí)，需要在鋼板樁上開孔，應(yīng)采取堵漏措施，預(yù)防滲水和流砂發(fā)生。b.套管護(hù)壁成孔。采用專用錨索鉆機(jī)進(jìn)行套管全程跟進(jìn)護(hù)壁成孔，套管邊注清水邊跟進(jìn)鉆進(jìn)，套管應(yīng)保持在成孔內(nèi)一直等到注漿結(jié)束方可拔出，成孔期間應(yīng)及時(shí)檢查，保證成孔直徑、成孔深度和成孔與水平面傾角滿足要求。c.安放錨索材料和注漿管。錨索材料有鋼絞線或鋼筋，放入孔內(nèi)時(shí)設(shè)置定位支架保證居中。在材料一端套設(shè)塑料波紋管控制自由段的長(zhǎng)度，并用防水膠帶進(jìn)行密封。為滿足二次高壓劈裂注漿工藝要求，注漿管應(yīng)布置雙根，其中一根應(yīng)預(yù)埋在注漿體里面不再拔出并在管身上按要求開設(shè)出漿孔。d.注漿。注漿材料采用水泥漿，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求配制，保證漿體強(qiáng)度符合要求。注漿采用二次高壓劈裂注漿工藝以提高錨索抗拔力。第一次注漿水灰比宜控制在0.4～0.5,注漿壓力控制在0.6 MPa～1.5 MPa，注漿完成后拔出套管，等水泥漿下沉穩(wěn)定后再進(jìn)行補(bǔ)漿，直至孔內(nèi)飽滿溢出為止。二次高壓劈裂注漿水灰比宜控制在0.45～0.55,注漿壓力控制在2.5 MPa～5.0 MPa，注漿時(shí)間一般是在第一次注漿結(jié)束24 h后進(jìn)行或根據(jù)強(qiáng)度試驗(yàn)確定。e.安裝腰梁和錨具。錨索外露端頭與拉森鋼板樁連接固定采用設(shè)置腰梁和錨具的方法，腰梁應(yīng)按連續(xù)梁受力構(gòu)件進(jìn)行安全計(jì)算以滿足強(qiáng)度和變形要求。錨具包括鋼墊板和錨頭夾具，鋼墊板應(yīng)與腰梁焊接固定，腰梁和錨具安裝做法見圖4。f.施加預(yù)應(yīng)力。為控制基坑變形，在基坑開挖前應(yīng)對(duì)錨索自由段施加預(yù)應(yīng)力。施加預(yù)應(yīng)力過(guò)程包括張拉和鎖定兩道程序，張拉前應(yīng)保證錨固段注漿體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的75%，張拉力和鎖定值應(yīng)根據(jù)地層條件及支護(hù)結(jié)構(gòu)體系控制變形要求確定，一般張拉至錨索軸向受拉承載力設(shè)計(jì)值的0.9倍～1.0倍后再進(jìn)行鎖定，鎖定值宜取為設(shè)計(jì)值的0.5倍～0.65倍。根據(jù)基坑開挖后監(jiān)測(cè)的變形情況和錨索應(yīng)力情況，在變形過(guò)大或錨索應(yīng)力損失較多時(shí)應(yīng)考慮進(jìn)行二次張拉鎖定。

4 工程應(yīng)用實(shí)例

4.1 工程概況

太原立德大廈工程位于太原市萬(wàn)柏林區(qū)南屯村，基坑底口平面尺寸大小為60.0 m×62.5 m，基坑深度-12 m，屬于深基坑施工。本工程場(chǎng)地周邊環(huán)境復(fù)雜：場(chǎng)地南側(cè)是一座既有2層磚混結(jié)構(gòu)樓房，其基礎(chǔ)埋深只有1.5 m，距離深基坑底口邊大約在5.0 m～6.0 m之間；場(chǎng)地東側(cè)是臨時(shí)辦公2層板房，板房距離深基坑底口邊約為6.0 m；場(chǎng)地西側(cè)和北側(cè)是施工道路，有重型車輛通過(guò)，距離深基坑底口邊大約在6.0 m～8.0 m之間。

本工程地質(zhì)條件比較差：在基坑開挖深度范圍主要是雜填土層和粉細(xì)砂層，自然地下水位大約在-6.0 m標(biāo)高處，地下水位以下粉細(xì)砂層土體基本飽和，含水豐富，滲透性強(qiáng)，開挖深度范圍土質(zhì)非常松軟，極易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。

4.2 支護(hù)設(shè)計(jì)施工情況

本工程深基坑原支護(hù)設(shè)計(jì)方案采用“預(yù)應(yīng)力管樁+水泥攪拌樁止水帷幕+錨索”，通過(guò)對(duì)造價(jià)、工期、安全綜合分析對(duì)比和專家論證，后來(lái)改用拉森鋼板樁與錨索結(jié)合支護(hù)施工方式。

根據(jù)地質(zhì)條件和場(chǎng)地周邊環(huán)境實(shí)際情況，采用“北京理正深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)軟件”進(jìn)行了安全計(jì)算，通過(guò)計(jì)算，確定如下技術(shù)參數(shù)和施工工況：

先從自然地坪下挖溝槽至-6.0 m地下水位臨界點(diǎn)處，-6.0 m以下采用拉森鋼板樁與錨索結(jié)合支護(hù)體系，-6.0 m以上采用土釘墻護(hù)坡。拉森鋼板樁樁長(zhǎng)12 m，樁頂標(biāo)高控制在-5.5 m，錨索采用單排設(shè)置在樁頂位置，錨索材料采用3φ15.2鋼絞線，錨索總長(zhǎng)20 m～23 m，水平設(shè)置間距2.5 m～3.5 m?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)錨索抽檢做抗拔試驗(yàn)，最大抗拔力達(dá)到450 kN無(wú)破壞現(xiàn)象，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定本工程施加預(yù)應(yīng)力的鎖定值控制在240 kN～270 kN。

4.3 施工效果

基坑挖開后，止水能力好，基坑變形小，無(wú)明顯的滲漏水和流砂發(fā)生，樁頂水平位移最大35 mm，周邊建筑物沉降最大4 mm，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，與原支護(hù)設(shè)計(jì)方案相比，降低了工程造價(jià)，加快了施工進(jìn)度，保證了周邊環(huán)境安全，取得了良好效果。

[1] JGJ 120-2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

Construction technology of deep foundation Larssen steel sheet pile combining with anchor cable

WANG Zhi-jian

(ShanxiSteelConstruction(Group)Co.,Ltd,Taiyuan030003,China)

The paper fully uses Larssen steel sheet pile construction merits and mature construction technology through technological creation, comprehensively applies Larssen steel sheet pile combining anchor cable to forms double-element support structure system, and changes active stress system by applying prestress for the anchor cable, with a view to improves the foundation pit deformation resisting ability. In the end, it points out that: the construction technology has safe, economic, short construction duration and energy-saving environment protection and other construction characteristics. Thus, it has wide application prospect.

deep foundation pit, Larssen steel sheet pile, anchor cable, prestress

1009-6825(2014)30-0107-02

2014-08-19

王志堅(jiān)(1979- )，男，工程師

TU463

A