地下综合管廊基坑二次开挖支护采用钢板桩+预应力锚索形式技术研究

2018-04-04孙智坚刘保晨

价值工程 2018年10期

孙智坚刘保晨

摘要：为保证北京市市委相关部门2017年投入使用，提高行政办公区市政基础设计建设水平，提升北京城市副中心市政配套品质，同时响应国家加速推广城市地下综合管廊西建设要求，规划在行政办公区及周边市政基础设施建设中建设综合管廊。本文主要对地下综合管廊基坑二次开挖支护采用钢板桩+预应力锚索形式技术进行研究。

Abstract： In order to ensure the relevant departments of Beijing Municipal Party Committee put into operation in 2017， improve the design and construction level of municipal infrastructure， improve the supporting quality of Beijing municipal sub-centers， in response to the state's requirement of accelerating the construction of the urban underground integrated pipe network in the west， it plans to build a integrated pipe gallery in the administrative office area and municipal infrastructure. This paper studies on the secondary excavation and support of underground integrated pipe gallery with the technique of steel sheet pile + prestressed anchor cable.

关键词：地下综合管廊；基坑二次开挖；支护；钢板桩+预应力锚索；技术研究

Key words： underground integrated pipe gallery；secondary excavation of foundation pit；support；steel sheet pile + prestressed anchor cable；technical study

中图分类号：TU990.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）10-0141-03

1 工程概况

北京城市副中心行政办公区紧邻东六环路，地处运潮减河与北运河之间，包括市委、市政府、人大、政协及相关委办局在内。北京市第十一次党代会上明确提出“落实聚焦通州战略，打造功能完备的城市副中心，尽快发挥新城对区域经济社会发展的带动作用”。行政办公区为城市副中心内重要的政治功能核心区域，将成为引领未来北京城市建设的标杆。

為保证市委相关部门2017年投入使用，提高行政办公区市政基础设计建设水平，提升北京城市副中心市政配套品质，同时响应国家加速推广城市地下综合管廊西建设要求，规划在行政办公区及周边市政基础设施建设中建设综合管廊。

行政办公区启动区综合管廊工程包括政通西路、勤政西路、勤政东路、政通东路、宋梁路、规划一路、政通北街、勤政街、勤政东街共9条道路下的综合管廊；干线管廊总长约 9.8 公里，共分七个标段，本工程为第三标段该试验在北京城市副中心行政办公区启动区综合管廊（三标段）工程进行。建设单位是北京新奥集团有限公司，设计单位是北京市政设计研究总院，监理单位北京双圆工程咨询监理有限公司。

本标段管廊干线在政通东路正下方，运河东大街至玉带河大街处原混凝土沥青路面需翻修，政通东路（政通北街-通胡路）管廊为单层四孔现浇钢筋混凝土封闭框架结构，局部有夹层，舱体总宽度15.35m，舱内净高3.4m，夹层净高2.2m；舱体包括能源舱、电力舱、水信舱、燃气舱，局部有下沉节点或上返节点两层结构。

2 基坑支护钢板桩设计

城市地下综合管廊基坑较深，基坑周边场地狭小，遇到下沉分支节点施工需要基坑二次开挖，根据图纸设计原设计为钢筋混凝土短桩，此工艺在施工过程中施工难度大、施工周期长、阻碍管廊的标准段主廊施工，地质资料及现场情况说明不宜采用自然放坡开挖，且考虑到基坑完成后将对周围建筑物有不利影响，基坑必须采取支护措施，先支护、后开挖。拟采用700*300*13*24 H型钢钢板桩作为基坑围护体系，桩长12m，嵌入基坑底土体8m。在预定开挖的深基坑四周根据设计要求通过捶打或振动打桩的方法将钢板桩打入设计深度的土层中，桩顶部标高低于主廊垫层底标高500mm，钢板桩施工完毕后，在钢板桩靠主廊土体一侧打入2150*4500*20mm钢板，钢板上口与桩上口平齐，从桩顶下返0.4m采用双拼H型钢焊接钢腰梁；在钢腰梁施工完成后按照设计的开挖深度分层进行土方开挖，当挖至设计深度时，进行锚索施工，所述的锚索施工的步骤为：①在已经施工完成的支护钢板上开孔，基坑侧壁按照锚索设计的长度，间距进行锚索的钻孔、锚杆体安装、灌浆施工；②将腰梁与钢板桩之间采用焊接连接，如果钢板桩和腰梁之间有缝隙，在缝隙间采用楔形钢垫垫牢，然后将腰梁、楔形钢垫以及钢板桩之间连接密实，确保钢板桩整体受力；③当锚杆体强度大于15MPa时，对锚杆体进行张拉，锁定锚索。在基坑适当位置设置排水沟，用以拦截地表水，并排出场外，基坑底部沿支护桩侧用砌块砌筑临时排水沟，基坑底部各拐角点设置集水井，用以排除基坑内积水。

2.1 基坑支护钢板桩的主要技术参数及技术要求

钢板桩材料采用12m/700*300*13*24 H型钢，材料要求钢板桩进场的工字钢及所使用的钢板需进行外观检验及桩身缺陷矫正；施打前工字钢咬口处宜涂抹黄油以保证施打的顺利。打桩作业要求宜选择对周围影响较小的振动锤施打；为保证桩的垂直度选用屏风式打入法。

2.2 基坑支护钢板桩施工

2.2.1 钢板桩施工工艺流程

钢板桩的打设虽然在基坑开挖前已完成，但整个板桩支护结构需要等分支下沉节点结构施工和回填完成后，在许可的条件下才算完全结束。

钢板桩施工步骤：

①打桩前，对钢板桩逐根检查，剔除连接锁口锈蚀、变形严重的钢板桩，不合格者待修整后才可使用。在钢板桩的锁口内涂油脂，以方便打入拔出。

②测量放线：根据北京城市副中心行政办公区启动区地下综合管廊基坑支护图纸使用全站仪釋放钢板桩位置线，确定无误后进行施打。在插打过程中随时测量监控每根桩的斜度不超过2%，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。

③先用吊车将钢板桩吊至插桩点处进行插桩，插桩时锁口要对准，每插入一根即套上桩帽使用履带式高频液压振动打桩机轻轻锤击。在打桩过程中，为保证垂直度，用两台经纬仪在两个方向加以控制。为防止锁口中心平面位移，在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移。

④钢板桩分4次打入，第一次由12m高打至4m，第二次打至8m，第三次打至10m，第四次打至设计标高。打桩时，开始打设第一、二根钢板桩的打入位置和方向要确保精度，每打入1m测量一次。

⑤使用H型钢板桩垂直就位，待桩稳定、位置正确并垂直后，再振动下沉。每根钢板桩每下沉4m、8m、10m、12m的位置，停振检测桩的垂直度，发现偏差，及时纠正，在此施打过程中同时做好基坑四周的监测工作。

⑥为加强钢板桩墙的整体刚度，沿钢板桩靠土侧墙打入钢板，防止流沙的坍塌，钢板型材为Q235 2150*4500*20mm。根据图纸设计从管廊主廊垫层底下返400mm标高处设置一道预应力锚索，锚索长度L=11m，锚固段长度为6m，锚索水平间距为1.5m。锚索由3s15.2钢绞线组成，锁定值为100kN，设计值为175kN。

⑦在靠基坑一侧设置钢腰梁一道，通过锚索固定于原已打好的钢板桩桩身上，钢腰梁由2根28a工字钢通过连接缀板双拼而成，连接缀板使用Q235 300*100*8厚的钢板间距1500mm与工字钢焊接形成一个整体，双拼工字钢之间预留80mm宽的缝隙。

⑧锚索已施工完成，待注浆浆体强度达到设计张拉强度时进行锚索张拉。张拉合格后进行分支下沉节点基坑内的土方开挖工作。

⑨拔桩，待地块分支下沉节点结构验收合格后组织基坑回填工作。在基坑回填至主廊标准段基础垫层设计标高时开始钢板桩拔出工作。

2.2.2 钢板桩的吊运及安装

2.2.2.1 装卸钢板桩宜采用两点吊。吊运时，每次起①吊的钢板桩根数不宜过多，并应注意保护锁口免受损伤。吊运方式有成捆起吊和单根起吊。成捆起吊通常采用钢索捆扎，而单根吊运常用专用的吊具。

2.2.2.2 钢板桩堆放：钢板桩堆放的地点，要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固的场地上，并便于运往打桩施工现场。堆放时应注意：

①堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便；

②钢板桩要按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；

③钢板桩应分层堆放每层堆放数量一般不超过5根，各层间要垫枕木，垫木间距一般为3-4m，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过2m。

钢板桩安装注意以下几点：①确定钢板桩桩位无误后起吊、就位。②根据现场实际情况试打第一根钢板桩，观察其进入土层的速度及桩身的垂直度。（使用两台经纬仪）③在钢板桩施打过程中必须观察四周基坑是否有位移情况，做到实时监测。

3 结束语

通过上述实践证明钢板桩与预应力锚索复合支护的构造方法应用在地下综合管廊深基坑中地块分支下沉节点基坑支护具有良好的效果。具有占用场地小、施工速度快、比传统混凝土灌注桩更经济适用。通过现场的实际监测及信息化施工技术的优点，极大的提高了对深基坑二次开挖过程中基坑支护的安全可靠性及缩短施工周期。同时在本工程中也很好的利用了预应力锚索在注浆浆体中加入ANG-管道压浆剂缩短了水泥的凝固时间，达到了预应力锚索提前张拉的效果。最终本工程经过精心设计及优化施工，在综合管廊分支下沉节点基坑支护完工后，通过了重载及雨季的双重考验，基坑的水平位移及沉降均在设计规范允许的范围之内，同时主廊基坑的沉降及位移均也在可控范围之内。基坑工作状态良好，这说明钢板桩和预应力锚索复合基坑支护形式是比较合理的、可行的，进而解决了城市地下综合管廊的基坑二次开挖支护难、施工周期长的问题，并且为社会创造了良好的经济效益及社会效益。