拉森钢板桩和高压旋喷桩组合支护的应用

李世权 （中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

1 引言

在城市基坑施工中往往面临工期紧、场地有限等问题，拉森钢板桩施工效率高、成本低、机具占地面积小等优点被优先使用，但是由于拉森钢板桩往往插入比较大，有一定的局限性，本文通过旋喷桩改善土体辅助提升拉森钢板桩刚度为思路进行设计，减少拉森钢板桩插入比，达到有限地下空间内快速施工的目的。

2 工程概况

沿海某城市为软土地区，地质多以淤泥质土为主。某地道建设于2008年，与干道同步规划施工后未启用，2020年该地道底部地铁盾构下穿，对该通道进行了现状调查，待打开通道后发现局部（施工缝位置）节段发生沉降约70cm。拟在盾构穿越前完成围护结构、顶板拆除、底板底部土体注浆工序,以避免穿越时造成二次沉降。修复方案为施工围护结构后，开挖沉降顶板并切除加高，同时完成底板注浆，以防发生二次沉降。现区间盾构已经始发，计算围护方案为15m拉森钢板桩，此时钢板桩桩底约2m将伸入盾构区间，若以此方案施工将影响盾构推进。

图1 结构剖面图

2.1 围护方案的设计

根据现场情况，通道重建工期3个月，盾构45d后将到底该通道底部，若采用15m拉森钢板桩将影响盾构推进，而采用12m拉森钢板桩计算不通过，尝试采用12m拉森钢板桩与高压旋喷桩支护组合形式，利用旋喷桩在既有底板与钢板桩中间填充，使得钢板桩与底板形成底部支撑传力带，再利用旋喷桩基坑外侧形成一道水泥墙减少主动土压力。

坑内支护采用顶部609钢支撑+底部30cm混凝土垫层支撑，开挖时采用长臂+60小挖机配合喂土。

因修复段（结构中间节沉降）两端存在既有结构，钢板桩无法施工，两端采用3排旋喷桩水泥墙放坡挡土，坡比1：1.5。

考虑到结构重建工期3个月，盾构下穿到达时间为45d，拟在下穿前完成拉森钢板桩施工、顶板切割及底板注浆加固，以减少围护结构施工对盾构的扰动。

图2 结构平面图

2.2 施工机具及参数

见上表。

施工参数一览表

3 施工工艺

图3 施工工艺流程图

3.1 拉森钢板桩施工

①调查周边环境

由于地处繁华道口施工场地有限，环境复杂。施工前对周边环境进行调查，确定打拔机站位、探明地下管道，根据场地需求进行交通导改。

②放样及定位

进行现场放样，根据现场放样拉线，安装导架。目的是保证开挖后基坑内线性顺直，如不顺直将影响围檩受力，需要在其后填筑混凝土保证与钢板桩受力均匀。

③钢板桩施工

由工人辅助打拔机咬合钢板桩进行插入施工，施工时注意回旋半径内安全；如插入时难以下沉应注意查明原因，避免连续下沉引起相邻钢板桩下沉；钢板桩应保证锁扣连续，以保证止水效果和受力连续。

3.2 高压旋喷桩施工

①水泥浆调配

配置每盘配合比，施工时按盘搅拌，保证水灰比处于1～1.2之间。

②后台控制

水泥采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥，水泥参量25%，检查注浆压力处于25MPa～30MPa,空气压力 0.7MPa。

③钻机施工

施工时钻机必须平稳，保证钻杆垂直，控制提升速度10cm/min～20cm/min，转速 15r/min～20r/min，喷管插入预定深度后由下而上进行喷浆。

4 施工要点

①后台按每盘配比进行搅拌，搅拌后存入储浆池。严禁直接从搅拌桶抽浆施工，以避免水泥浆搅拌不均匀，泥浆比重不达标等情况发生。

②水灰比控制在1～1.2之间，现场控制泥浆比重及每根桩使用水泥量，水泥浆也可以安装流量计控制。

③钻杆垂直度可用铅锤吊量，垂直偏差＜0.5%。

④拉森钢板桩施工时应正反相扣，以保证受力连续及止水效果。

⑤拉森钢板桩施工时应保证线性顺直，如有凹凸将影响坑内围檩安装；围檩与钢板桩之间的缝隙采用C30细石混凝土回填，以保证受力均匀。

⑥坑内旋喷桩采用钻芯取样法28d无侧限抗压强度qu≧1.0MPa,不合格不得开挖。

⑦基坑顶部施工一圈50cm高素混凝土挡水墙,可以达到良好的基坑防涝效果。

5 注意事项及体会

①钢板桩转角及与老结构交界处是发生渗漏的重点，需要在围护结构外侧打3根高压旋喷桩止水。

②根据以往经验，基坑第一道支撑可能受力为负（基坑底部内敛顶部受拉），应采用钢丝绳捆绑做好防坠落措施。

③开挖至底部后迅速浇筑30cm C30早强混凝土垫层作为内支撑，具有良好的支撑效果。

④高压旋喷桩施工可能造成钢板桩锁扣进浆引起损坏或者拔出困难，实践证明完全不受影响。

⑤大型机械距离基坑保持2m距离，否则很容易引起基坑变形，地表开裂。

⑥基坑顶部设置50cm挡水墙地面放坡比在基坑周边设置排水沟有更多优点，比如占地面积小、防涝效果好。

⑦钢板桩与挡水墙之间泥土面应硬化，防止地表水下渗。

⑧盾构下穿前应完成底板注浆并保证龄期，以防盾构下穿时二次沉降。

⑨由于基坑开挖并切割了结构顶板，盾构下穿时会引起基底隆起，经测定隆起数值平均为1.8cm对结构影响有限，建议盾构穿越后再进行结构施工，以防止止水带拉裂。

6 结语

本项目根据计算拉森钢板桩深度至少达到15m才能满足开挖需求，但采用了12m拉森钢板桩+3m旋喷桩内撑后，仍然满足施工需要，在淤泥质黏土为主的地层条件下，将基坑变形控制在了1cm以内。实践证明旋喷桩可以作为支护结构的一部分，在桩长长度有限制的地方，可以达到良好的辅助效果；本方案的实施，充分利用了钢板桩与旋喷桩有强度、易施工的特性，机械占地少，能快速施工的特点，在有限的地下与地上空间为施工创造了条件，有着良好地借鉴作用。