泰州天禄湖国际大酒店钢板桩围护施工质量控制

2022-02-09倪伟民孙浩光张卫兵蒋凤昌周桂香马海波

泰州职业技术学院学报 2022年6期

倪伟民，孙浩光，张卫兵，蒋凤昌，周桂香，马海波

（1.中国江苏国际经济技术合作集团有限公司，江苏南京 210008；2.泰州职业技术学院，江苏泰州 225300）

1 工程背景

泰州天禄湖国际大酒店项目，位于泰州市高港区野徐中路以西、三新路以北。建筑外形如三个圆环（图1），包括A1 区、A2 区和A3 区，地下为负一层至负二层，地上为五层至七层，基坑面积约15000m2，周长约为650m，垫层底标高为-6.70m～-10.70m（相对高程）。基坑开挖深度为-4.80m～-8.90m。

图1 建筑效果图

该项目的深基坑结构复杂，其平面布置形状为三个圆组合而成，周边为圆弧形，开挖面积很大，挖土又深，最深处达-10.7m，并且在负一层与负二层的交界处有高低错位，这些结构状况增加了施工难度，采用弧形深基坑钢板桩围护结构（图2），IV 型拉森钢板桩的长度选择为9m、15m 和18m 三种规格，其中9m 长度的730 根、15m 长度的558 根和18m长度的68 根，共计1356根钢板桩。并且在负二层区域增加119根D500@2000旋喷锚杆桩（图3），进行协同受力，确保基坑安全。

图2 钢板桩围护结构平面布置图

图3 围护结构剖面图

2 施工质量控制的重点难点

2.1 地质条件复杂，需防止管涌和流砂

依据天禄湖国际大酒店项目的地质报告可知，施工场地在50m 深度范围内的地基土，主要由粉土、粉砂组成，呈水平成层分布，按其沉积年代、成因类型及其物理力学性质的差异，分为9 个层次，各土层的地基承载力特征值fak（建议值）详见表1。由于项目所在场地的地质条件复杂，而且地下水位很高，为防止土方开挖过程中出现管涌及流砂现象[1]，应合理地进行围护结构选型等技术管理措施。基坑围护结构选型时，对比分析了钢板桩、预制混凝土桩、钻孔灌注桩和SMW工法桩的承载力性能、防渗漏和密封性能，最终确定钢板桩围护是最佳的围护结构形式[2]。

表1 地基承载力特征值fak一览表

2.2 工期紧，需协调质量与进度关系

由于本工程建成后，配套服务于江苏省第二十届省运会、医药高新区国际学术论坛会议等重要活动，时间要求迫切。深基坑的面积大、造型独特、结构复杂，并且依据业主方的要求，地下工程施工总工期要求控制在4 个月内，因此基坑围护的施工质量应重点保证，需充分协调好施工质量和施工进度的关系，以防止基坑渗漏引起抢险修补工作，避免因施工质量问题影响工程进度和施工工期[3]。

2.3 造型复杂，需加强关键节点施工

对应于上部结构的三个圆环造型，该项目的地下室结构造型复杂，由直线墙体和弧线墙体融合为一体，因此深基坑钢板桩的围护结构造型也很复杂，对于弧形围护钢板桩墙体、弧形与直线形交接处等关键节点的施工，施工难度大，且易发生渗漏水情况，应加强质量控制，防止产生质量隐患。

3 质量控制措施

3.1 开展QC活动，提升质量水平

针对该项目弧形深基坑质量控制的要求，项目组成立了“泰州天禄湖钢板桩QC 小组”。为了解决弧形深基坑钢板桩围护结构施工质量问题，QC 小组遵循PDCA 的方法，集中召开专题研讨活动共计21次，活动总时长达128天。

QC 小组依据现状调查进行工序分层数据研究，抽查现场钢板桩的施压工序完成质量150点，主要涉及的质量问题包括垂直度偏差、桩位偏差、沉桩速度偏差、桩体密封性偏差和桩底标高偏差，其中不合格点为33 点，合格率78%，绘制了弧形深基坑钢板桩围护结构施工质量不合格问题排列图（图4），该施工质量水平未达到公司创优工程的质量控制要求。针对质量问题采取的主要技术手段包括：定期校正钢板桩导架以控制垂直度偏差，每压桩30～50根则复核桩位轴线以控制桩位偏差，在钢板桩上标识刻度线以精确控制沉桩速度偏差。经过系列QC小组活动后，项目组的整体质量水平获得显著提升：小组共检查250点，偏差数明显下降，质量不合格点15个，绘制质量问题排列图（图5），QC 小组活动后的合格率达94%，满足工程创优质量控制水平的要求（90%），而且施工质量问题由“关键的少数”变成了“次要的多数”，达到了QC小组活动的预期目标。

图4 QC活动前的质量问题排列图

图5 QC活动后的质量问题排列图

3.2 切实做好施工技术监督管理

针对弧形深基坑钢板桩围护结构的质量控制难度，切实做好“责任到人”的钢板桩施工技术监督管理工作，主要内容包括如下：

（1）明确监控责任，督促施工技术交底及工艺作业培训指导落实情况；

（2）管理人员跟踪现场管理，包括测量放线复核、弧形钢板桩外观缺陷复查情况、吊运和插打钢板桩的规范性等监督情况，做好监控施工记录;

（3）发现工人操作不规范的错误和偏差，采取及时纠正措施。

3.3 制定施工作业指导书并贯彻执行

依据本项目弧形钢板桩围护的特征，项目组编制了《天禄湖国际大酒店弧形深基坑钢板桩围护结构施工作业指导书》和《天禄湖国际大酒店弧形深基坑钢板桩围护结构施工质量验收标准》，并且贯彻执行。主要包括弧形深基坑钢板桩围护施工工艺步骤、技术要求及质量指标，具体内容如下：

（1）制订科学合理的弧形深基坑钢板桩围护结构施工工艺步骤：施工准备→定位测量→钻孔导引→弧形钢板桩的预处理→钢板桩吊运和现场堆放→插打钢板桩→地下室施工→土方回填→拔出钢板桩。

（2）本基坑采用Ⅳ型拉森钢板桩支护，施工技术管理人员应进行认真交底，确保操作工人在施打钢板桩之前，仔细阅读图纸和技术文件，熟练掌握建筑物的相关信息，精确控制好支护桩中线的现场设置。

（3）打桩前，逐根检查弧形深基坑所采用的钢板桩，若发现锁口锈蚀、桩身变形严重、直线度超限等缺陷的钢板桩，则可以视为不合格者，挑选出来进行修整，待重新检查合格后才可使用。为了方便钢板桩在后期的拔出，应事前在锁口内涂油脂，以减少拔出时的摩擦阻力[4]。

（4）在插打钢板桩时，应该同时测量监控，旨在保持钢板桩的垂直度，控制其斜度在1%之内；发现钢板桩的偏斜过大时，优先采用拉齐方法进行调正，如果没法调正则应该拔起重打。

（5）钢板桩施打采用屏风式打入法施工（图6）。施工时，将10～20 根钢板桩成排插入导架内，使它呈屏风状，然后再施打。为了保证钢板桩的垂直度和施打进展顺利，采用“先控制屏风墙两端，然后控制中间部分”的施打顺序：先施打屏风墙两端的一组钢板桩达到设计标高，并且用电焊固定在围檩上，再施打屏风墙中间的1/3 至1/2部分，每次施打深度控制在0.5m～3.0m之间。

图6 屏风式打入法施工实景

（6）钢板桩轴线偏差不宜大于5cm，桩垂直度不宜大于1%，并保持钢板桩顶部的平整性（图7）。

图7 钢板桩顶部平整性控制实景

（7）因本场地土质情况，施工前应在场地内进行钢板桩施工成桩试验。如钢板桩难以施工，应预先引孔，再施工钢板桩。

（8）在基坑回填后应考虑钢板桩的拔除工作。做好拔桩施工方案，主要考虑拔桩实施条件、使用设备、采取方法、实施顺序、土孔处理等内容。防止拔桩可能引起的地面振动、变形、位移、沉陷等负面影响，避免损伤已施工的地下结构，做好成品保护。

（9）钢板桩拔除可以采用跳拔方法：依据现场设备移动的道路条件和钢板桩堆放运输条件，确定拔桩顺序，可先用振动锤振活锁口，减少相邻钢板桩之间的摩擦阻力，并且实施边振边拔的方法。遇到拔除困难的钢板桩时，先向下振压100mm～300mm，再向上振拔，交替进行振压和振拔，使其松动而拔出。考虑不同土质条件，当引拔阻力较大时，可考虑间歇振拔方法，每次振动15min，振动锤连续不超过1.5h。

（10）振拔钢板桩留下的桩孔，应及时采用粗砂或者双液注浆进行回填[10]，避免施工现场的质量和安全隐患。

3.4 创新构造，保证弧形围护质量

针对本项目弧形与直线形相结合的钢板桩围护，钢板桩拐弯处应设置包角桩，当针对性地处理转角部位（图8）。对于大直径圆弧线钢板桩围护，可以通过转动锁扣，形成一定角度，以达到圆弧形钢板桩围护构造（图9）。

图8 钢板桩围护的转角部位

图9 大直径弧形钢板桩围护

但是，对于弧度稍小的围护墙体，当转动拉森钢板桩之间的锁扣不能达到合适的弧线时，若通过导向架装置“强迫”相邻两根拉森钢板桩之间形成夹角，则可能引起锁扣之间的摩擦力增大，导致压桩施工困难，另外由于过度“强迫”其形成夹角，可能导致锁扣的“脱扣”破坏，造成深基坑渗漏水现象，影响地下工程施工。因此需创新构造，以保证弧形钢板桩围护的施工质量。

具体创新构造方法是，将现场的部分钢板桩进行压弯处理，形成弧形腹板的钢板桩（图10），并将弧形钢板桩与常规钢板桩间隔布置（图11），同时处理锁扣的边缘，将直角打磨成圆角，构成良好的配合节点，并且在锁扣空间中填塞黄油、干膨润土和干锯沬以1:1:0.6 混合配制的防渗漏油膏，使得锁扣可转动的幅度增大，同时减小相邻钢板桩的压桩摩擦阻力，避免锁扣的破坏而引起围护墙体质量隐患，并且达到优良的防渗漏性能。