上软下硬地质钢板桩插打引孔施工技术

2021-05-21宫长军

设备管理与维修 2021年8期

宫长军

（中铁十九局集团第三工程有限公司，辽宁沈阳 110136）

0 引言

桥梁工程施工中基坑开挖方式主要包括明挖法和暗挖法。明挖法包括无支护放坡开挖和支护开挖，钢板桩支护是常见的支护方式。拟建区域由于受地形或建筑物影响，没有足够的作业面放坡，通常采用钢板桩支护进行施工[1-2]。受地质因素影响，高地基承载力地段钢板桩打入困难，需要反复拔打，如强行施打会造成桩头破坏，桩身整体变形过大。打桩机超负荷运转，造成桩机损伤，形成安全隐患，对施工质量造成不良影响[3]。

受周围建筑物限制，桥梁基坑采用钢板桩支护。地质勘察显示，施工区域地质条件从上往下大致分为8 层，依次为杂填土（残土、耕土、垃圾等）、粉质黏土（可塑状态）、粉质黏土（软塑—流塑状态）、粉质黏土（软塑状态）、粗砂夹砾石（呈密实状态）、泥岩与砂岩互层（泥岩呈硬塑状态、砂岩坚硬程度为极软岩）、泥岩与砂岩互层（泥岩呈块状及柱状、砂岩岩心呈块状及短柱状）、泥岩与砂岩互层（泥岩岩心呈块状及短柱状、砂岩岩心呈短柱状，岩石坚硬程度为极软岩）。地下约8～10 m 为粗砂加砾石、约10 m 以下为泥岩与砂岩互层。钢板桩施打过程中存在一定困难。项目施工中，结合实际情况及实践经验，在钢板桩支护段先采用长螺旋钻机进行引孔，然后再进行钢板桩打设。在保证安全施工的同时，加快了施工进度，节约了工期。

1 引孔工艺原理

利用长螺旋取土引孔施工，改变高承载力地质土的密实度。减少桩体施工过程中土的阻力，以解决无法直接施打钢板桩（或重复拔打情况）带来的困难。改变桩体施工范围内土体密实度，使土质变疏松，利用引孔带出一部分土体，减少桩体插入过程中土的阻力。

2 关键施工技术

2.1 定位放线

熟悉设计图纸，根据基坑支护范围及图纸，对引孔的要求及基准点放出引孔部位控制线，撒上白灰，做明显标志[4]。定位放线如图1 所示。

2.2 路面破损挖除

若在原有道路上施工，面层为混凝土或沥青面层，需先破碎挖除后方可进行引孔施工。尤其是冬季施工，需挖除冻土层，以减少施工中的阻力。路面破损挖除如图2 所示。

图1 定位放线

图2 路面破损挖除

2.3 引孔插打钢板桩施工

钢板桩施打前一定要熟悉地下管线和构筑物的情况，认真放出准确的支护桩中线。打桩前，需进行引孔作业施工，引孔直径、引孔间距根据地质条件，具体参数选择不同。一般情况下孔径根据钢板桩宽度确定，一般要求大于等于钢板桩宽度（桩宽≤r≤桩宽+10 cm），引孔间距根据地质条件确定。移动钻机至作业位置，调整桩架垂直度偏差小于1/250，钻机移位由当班机长统一指挥，移动前必须仔细观察现场情况，移位要做到平稳、安全[5]。在钢板桩施工中，为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精度，防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，一般都需要设置一定刚度和坚固的导架，导向架限位装置为桩顶限位钢板。根据导向架结构，沿施打方向分为两组支撑，其中每根桩顶面安装一个限位钢板，限位钢板桩结构如图3 所示。辅助桩施打完成后，采用全站仪进行导向架定位，在限位钢板上用记号笔做好标记。限位钢板由人工通过梯道运输至桩顶进行安装。安装时，限位齿应与工字钢顶部相互咬合，保证顶面平整。第一孔钢板桩施工时，不可进尺太快，要慢速，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数，然后进行连续引孔施工，确保钢板桩顺利施打。长螺旋钻机钻孔作业如图4 所示，钢板桩插打施工如图5 所示。

2.4 钢板桩合拢施工

钢板桩施工关系到基坑止水和基坑围护安全，是工程施工最关键的工序之一。升降机就位后采用液压振锤的锤机施打钢板桩，钢板桩合拢施工如图6所示。考虑到起吊设备和振动设备以及围堰合拢的精确度等因素，前一部分钢板桩逐根直接插打至设计标高，后一部分（约合拢点附近15 根左右）先插合拢再插打至设计标高。先行施打的钢板桩，插打时桩背紧靠导向架，边插边将吊钩缓慢下放。在相互垂直的两个方向用锤球进行观测，以确保钢板桩插正、插直。施打完成后，测量检测钢板桩平面位置和竖直度，满足要求后依次施打其余钢板桩。先利用钢板桩自重下沉，再采用振动锤进行加压。