左 皓 農(nóng) 力 唐光暹,2 甘斌強(qiáng)

1. 廣西北投地產(chǎn)集團(tuán)有限公司 廣西 南寧 530029；2. 廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院 廣西 南寧 530004；3. 廣西建工集團(tuán)基礎(chǔ)建設(shè)有限公司 廣西 南寧 530201

舊城區(qū)改造項(xiàng)目存在場地狹小、周邊環(huán)境復(fù)雜等客觀因素，往往導(dǎo)致深基坑工程在實(shí)施過程中遇到周邊土體位移、附近建（構(gòu)）筑物沉降和開裂等問題，從而加大了項(xiàng)目的建設(shè)難度和成本。因此，如何實(shí)現(xiàn)城市狹窄空間內(nèi)深基坑工程施工的合理設(shè)計(jì)、安全作業(yè)，逐漸成為工程關(guān)注的焦點(diǎn)[1-2]。

鋼板樁因具有強(qiáng)度高、隔水好、施工簡便、可重復(fù)使用等特點(diǎn)，在基坑支護(hù)工程中得到廣泛應(yīng)用[3-4]。但該類型樁也存在剛度小、進(jìn)入堅(jiān)硬地層時(shí)易變形及單根鋼支撐抗彎能力較差等不足，設(shè)計(jì)須考慮加固支撐來提高整體支護(hù)剛度以達(dá)到控制基坑變形的要求[5]。因此，對于新型靜壓鋼板樁結(jié)合鋼筋混凝土內(nèi)支撐深基坑支護(hù)形式，充分發(fā)揮鋼筋混凝土內(nèi)支撐和鋼板樁各自的優(yōu)點(diǎn)，對保證深基坑的安全和促進(jìn)深基坑的發(fā)展具有重要意義。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

南寧市“三街兩巷”項(xiàng)目位于南寧市民族大道北側(cè)，基坑形狀為長條形，開挖深度為10.30～10.80 m。該項(xiàng)目基坑四周紅線距離1.7～3.0 m范圍內(nèi)均為1～6層的老舊民用建筑，其基礎(chǔ)形式均采用淺基礎(chǔ)。

1.2 水文地質(zhì)條件

項(xiàng)目場地土層分布依次分為7層，從上至下為第四系人工雜填土、淤泥、第四系更新統(tǒng)望高組沖積成因的黏土、粉質(zhì)黏土及圓礫，下伏地層為古近系里彩組湖相沉積的泥巖等組成。僅揭露主要賦存和運(yùn)移于雜填土層中的上層滯水以及賦存和運(yùn)移于圓礫層中的孔隙水。

1.3 設(shè)計(jì)情況

該項(xiàng)目周邊民房密集，周邊文保單位眾多，結(jié)構(gòu)簡單，基礎(chǔ)形式不明，支護(hù)結(jié)構(gòu)要求較高。

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，項(xiàng)目基坑支護(hù)設(shè)計(jì)采用鋼板樁＋鋼筋混凝土內(nèi)支撐形式，選用2道內(nèi)支撐，第1道內(nèi)支撐梁標(biāo)高78.00 m，第2道內(nèi)支撐梁標(biāo)高73.50 mm，設(shè)計(jì)基坑支護(hù)剖面如圖1所示。

圖1 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)剖面

支護(hù)鋼板樁采用600 mm×210 mm×18 mm鋼板樁，樁長18.0 m，鋼板樁連接大樣如圖2所示。

圖2 鋼板樁連接大樣

2 施工中的重、難點(diǎn)分析

對于靜壓鋼板樁結(jié)合鋼筋混凝土內(nèi)支撐這種新型基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，實(shí)際施工中主要面臨鋼板樁施工、鋼筋混凝土支撐與鋼板樁支護(hù)體系連接、拆除及鋼板樁拔出循環(huán)利用等問題。

1）周邊建（構(gòu)）筑物離基坑較近，鋼板樁插打施工作業(yè)平臺及范圍受限。同時(shí)，場地地層中含有較厚的圓礫層，常規(guī)的靜壓鋼板樁壓入施工是一大難題。

2）通過在鋼板樁上焊接牛腿、連接筋、吊筋等方式對鋼筋混凝土腰梁進(jìn)行支撐，保證了內(nèi)支撐的節(jié)點(diǎn)安全。但采用該工藝對施工質(zhì)量提出較高要求，且節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋較密，鋼筋的布設(shè)、節(jié)點(diǎn)焊縫質(zhì)量及混凝土的振搗質(zhì)量等因素均將影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3）基坑回填后可將鋼板樁拔出循環(huán)利用，總造價(jià)較低，性價(jià)比較高[6]?？紤]到鋼板樁易變形，因此，支撐的拆除和拔樁順序非常關(guān)鍵，各工序在施工過程中將產(chǎn)生交叉作業(yè)，相互影響大。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→鋼板樁植入施工→土方開挖→立柱樁、鋼立柱的施工→第1道腰梁及支撐梁施工→土方開挖→第2道腰梁及支撐梁施工→土方開挖基坑底→傳力帶施工→第2道腰梁及支撐梁拆除施工→傳力帶施工→第1道腰梁及支撐梁拆除施工→拔鋼板樁

3.2 鋼板樁植入施工

1）本次的機(jī)械設(shè)備采用從日本引進(jìn)的F201型螺旋鉆靜壓植樁機(jī)。該設(shè)備可以應(yīng)對各種堅(jiān)硬地層，根據(jù)植樁深度和土層的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)N值，靜壓植樁機(jī)可以通過不同的壓入方法完成U形鋼板樁的壓入施工。

2）螺旋鉆靜壓施打鋼板樁。

3）構(gòu)建施工平臺與開挖溝槽。若設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高距地面高度h≥0.5 m，可不進(jìn)行溝槽開挖；若h＜0.5 m，則為確保螺旋鉆靜壓植樁機(jī)順利實(shí)現(xiàn)自走及排土，應(yīng)沿支護(hù)樁中心線方向開挖高度≥0.5 m，寬度≥1.4 m的溝槽。

3.3 土方開挖

基坑開挖宜同時(shí)采用機(jī)械開挖和人工清挖，并與基坑排水、支護(hù)密切配合，確保土方開挖前挖方區(qū)域處于無水狀態(tài)。

1）鋼板樁植入施工完成段可同時(shí)進(jìn)行土方開挖，土方開挖至第1道腰梁底面設(shè)計(jì)標(biāo)高后施工腰梁及第1道內(nèi)支撐梁，之后進(jìn)行格構(gòu)柱施工。

2）格構(gòu)柱施工完成且強(qiáng)度達(dá)到要求后，土方開挖至第2道腰梁底面設(shè)計(jì)標(biāo)高后施工第2道腰梁及內(nèi)支撐梁。

3）第2道腰梁及內(nèi)支撐梁施工完成且混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，土方開挖至基坑底面設(shè)計(jì)標(biāo)高。

對于場地狹窄的項(xiàng)目，在土方開挖至第1道內(nèi)支撐以上部分，均可設(shè)置臨時(shí)車道出土。

在本工程中，第1道內(nèi)支撐之上土方開挖可從基坑?xùn)|側(cè)向西側(cè)出土、從基坑西側(cè)向東側(cè)出土或兩邊同時(shí)出土，臨時(shí)車道下至開挖面；第1道內(nèi)支撐以下部分土方開挖，應(yīng)采用臺階退挖法，從基坑一側(cè)依次將土收集至另一側(cè)，再由抓鏟挖掘機(jī)抓至運(yùn)輸車上運(yùn)出。

3.4 立柱樁、鋼立柱的施工

采用旋挖鉆機(jī)成孔，鋼筋籠下放至孔口位置時(shí)用型鋼固定，將格構(gòu)柱吊至鋼筋籠內(nèi)進(jìn)行加固連接。鋼筋籠部分主筋上部彎起，與格構(gòu)柱綴板及角鋼焊接固定。焊接過程中，吊車始終吊住格構(gòu)柱，避免其受力，且格構(gòu)柱應(yīng)居于鋼筋籠正中心。

3.5 腰梁及內(nèi)支撐施工

3.5.1 鋼牛腿與鋼板樁連接

土方整體開挖至每道鋼筋混凝土支撐梁底標(biāo)高時(shí)，應(yīng)沿腰梁位置開挖一條寬1.2～1.5 m，深1.0～1.2 m的鋼牛腿焊接操作施工槽。

鋼牛腿焊接前應(yīng)清理鋼板樁上需焊接鋼牛腿處的樁身，并在鋼板樁上放線標(biāo)記腰梁梁底標(biāo)高；鋼牛腿采用厚10 mm的鋼板，橫截面呈梯形、縱截面呈T形，焊接采用雙面焊，焊腳高度hf＝8 mm，間距為1.2 m，鋼牛腿的焊接如圖3所示。焊接完成后，及時(shí)回填并夯實(shí)施工槽，以便后續(xù)腰梁施工。

圖3 鋼牛腿焊接

3.5.2 墊層施工

支撐梁、腰梁墊層施工時(shí)，在挖好的土面上澆筑厚100 mm素混凝土墊層。墊層施工隨挖土分段鋪設(shè)，支撐寬度兩邊各擴(kuò)200 mm，腰梁外側(cè)擴(kuò)200 mm。墊層面上用1層油毛氈作隔離層，寬度與支撐寬相等。

3.5.3 鋼筋制作、安裝

1）梁鋼筋綁扎。腰梁鋼筋籠綁扎前應(yīng)先在鋼牛腿上方焊接連接鋼筋及吊筋于鋼板樁上。本工程連接鋼筋采用φ22 mm的鋼筋，吊筋采用φ25 mm的鋼筋，均為雙面焊，焊腳hf＝8 mm，連接方式如圖4所示。受力鋼筋的搭接接頭位置互相錯(cuò)開，腰梁采用焊接搭接受力鋼筋，支撐梁采用綁扎搭接受力鋼筋。箍筋與受力鋼筋交接處全部滿扎，腰梁的箍筋與鋼板樁焊接固定。

圖4 腰梁與鋼板樁連接示意

2）與鋼格構(gòu)柱的連接。為保證內(nèi)支撐與鋼格構(gòu)柱的節(jié)點(diǎn)連接可靠性，在內(nèi)支撐梁與鋼格構(gòu)柱交接處綁扎鋼筋前，在格構(gòu)柱上對應(yīng)內(nèi)支撐梁底面的位置沿四周焊接角鋼，然后將鋼筋與格構(gòu)柱穿插綁扎，綁扎時(shí)使內(nèi)支撐梁交點(diǎn)中心與格構(gòu)柱中心重合。

3.5.4 混凝土的澆筑、拆模

模板安裝檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行混凝土澆筑。當(dāng)鋼筋混凝土水平支撐系統(tǒng)長度較長且體量較大時(shí)，進(jìn)行分段澆筑施工，并配合使用插入式振動器振動密實(shí)。2道支撐之間做1個(gè)澆筑施工段。

3.6 支撐拆除與鋼板樁拔樁

3.6.1 支撐的拆除

在第2道支撐拆除前，應(yīng)先進(jìn)行圍護(hù)擋墻鋼板樁清理，而后再施工底板及傳力帶，且確保強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度。在傳力帶與鋼板樁之間須設(shè)油毛氈隔離層，傳力帶頂標(biāo)高應(yīng)與底板面層標(biāo)高相同。各構(gòu)件與鋼板樁換撐連接如圖5所示。

圖5 各構(gòu)件與鋼板樁換撐連接大樣

機(jī)械拆除支撐前須進(jìn)行內(nèi)力釋放。每隔一根支撐梁斷面，在保證梁鋼筋不截?cái)嗟那闆r下進(jìn)行混凝土人工鑿除，由梁鋼筋的變形來實(shí)現(xiàn)內(nèi)力釋放。

底板與傳力帶強(qiáng)度達(dá)標(biāo)之后，拆除第2道支撐梁與腰梁；地下1層頂板完成，且樓板混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除第1道內(nèi)支撐。支撐梁拆除采用金剛繩鋸靜力切割技術(shù)；在支撐梁下方應(yīng)鋪墊細(xì)砂，降低塌落引起的振動。隨后采用氧割分段割除鋼格構(gòu)柱。加強(qiáng)對拆撐全過程的監(jiān)測。

3.6.2 鋼板樁拔樁

在地下結(jié)構(gòu)回填后拔除鋼板樁，保證鋼板樁可重復(fù)利用。拔樁前應(yīng)進(jìn)行土方回填，盡量使鋼板樁兩側(cè)土壓力平衡并確保已施工的建（構(gòu)）筑物的安全。拔樁設(shè)備要同鋼板樁保持一定距離，減小鋼板樁受到的側(cè)向壓力。

鋼板樁拆除后應(yīng)及時(shí)清理場地，并采用灌水、灌砂等措施處理樁孔。

3.7 錨索施工

采用“跳打”和下錨灌漿的流程及工藝，以確保基坑和周邊環(huán)境建（構(gòu)）筑物安全[7]。錨索注漿采用2次注漿，第2次注漿應(yīng)在水泥初凝后、終凝前進(jìn)行。

4 質(zhì)量控制

本工藝主要涉及鋼板樁、混凝土腰梁與內(nèi)支撐梁施工，施工中除必須認(rèn)真執(zhí)行相關(guān)國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、地方相關(guān)規(guī)范要求外，還應(yīng)主要控制以下幾點(diǎn)：

1）鋼板樁自身強(qiáng)度。重復(fù)使用的鋼板樁應(yīng)符合表1所示的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

2）在植鋼板樁過程中，鋼板樁軸線偏差為±10 mm，垂直度不超過0.5%，當(dāng)偏差過大時(shí)拔起重新植入。

表1 重復(fù)使用的鋼板樁檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

3）格構(gòu)柱施工中，樁位中心線與型鋼中樁中心線誤差≤±5 mm，垂直度偏差≤1/300且≤15 mm。

4）節(jié)點(diǎn)焊接施工時(shí)，應(yīng)保證焊縫施工質(zhì)量達(dá)到相應(yīng)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語

靜壓鋼板樁＋鋼筋混凝土內(nèi)支撐是一種新型基坑支護(hù)形式，研究這種新型基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的施工工藝具有重要的實(shí)際意義。通過對實(shí)際施工中問題的處理，得出以下結(jié)論：

1）采用的新型靜壓鋼板樁結(jié)合鋼筋混凝土內(nèi)支撐的基坑支護(hù)施工技術(shù)，增強(qiáng)了支撐與鋼板樁的整體性，最大程度地避免了鋼板樁的損耗，特別適用于鄰近有建（構(gòu)）筑物的情況、城市中心或建（構(gòu)）筑物密集處等施工場地狹窄地段的深基坑支護(hù)工程。實(shí)踐證明，其具有較高的應(yīng)用推廣價(jià)值。

2）通過對靜壓鋼板樁及鋼筋混凝土內(nèi)支撐連接節(jié)點(diǎn)做法等工藝的研究，解決了2種結(jié)構(gòu)形式連接的施工難題，使鋼板樁牛腿焊接、格構(gòu)型鋼與混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土腰梁與內(nèi)支撐梁的連接節(jié)點(diǎn)做法均滿足設(shè)計(jì)要求，保證了結(jié)構(gòu)受力的有效傳遞。

3）通過質(zhì)量控制，保證鋼板樁的質(zhì)量，能重復(fù)利用，對確保節(jié)點(diǎn)質(zhì)量起到關(guān)鍵作用。

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