危大工程深基坑现场管控措施论述

2023-03-20郭进

科技资讯 2023年1期

关键词：拉森匝道型钢

郭进

(南京市公路事业发展中心江苏南京 210014)

施工过程中的现场的有效管控措施是确保深基坑施工顺利完成的必要条件，现场的有效管控措施要求对各工序做好精细化管理监督，各环节施工注意点较多。下面以宁马高速大方互通已建设完成的拉森钢板桩深基坑施工管理为例进行论证阐述。

1 工程建设背景及工程概况

1.1 工程概况

宁马高速大方互通改扩建配套工程项目位于南京市雨花台区板桥新城范围内，该项目包含新城大街上跨宁马主线、A 匝道桥、B 匝道跨板桥河大桥、B1 号匝道桥、B2号匝道桥、C匝道桥、E匝道、G匝道桥、板月路等项目。设计新城大街主线桥7#、8#墩、G 匝道1#、2#墩、A 匝道2#、3#、4#、5#、6#墩与规划板桥河施工有交叉，其中新城大街主线桥7#墩、G匝道1#墩在现状板桥河河道内，需要拉森钢板桩围堰施工。板桥河现状是不通航的河流，主要的涉水工程是桩基、承台和系梁等下部结构和上部预制箱梁、老桥拆除，以及河道补偿施工单位实施的河坡道恢复施工。涉水工程施工主要有新城大街主线桥7#墩、G 匝道1#墩在现状河道内的下部结构工程，拉森钢板桩超危大深基坑施工主要有新城大街主线桥8#墩、G匝道2#墩、A匝道2#、3#、4#、5#、6#墩在规划河道内（现状为陆地）的下部结构工程[1]。桥梁深基坑设计结构形式如表1所示。

表1 桥梁深基坑设计结构形式

1.2 工程特点

根据桥梁施工技术规范和施工质量控制点的要求，结合现场施工条件，以及周围环境，该工程的施工特点如下：涉河施工的拉森钢板桩危大工程深基坑为新城大街主线桥7#墩、G 匝道1#墩位于现状板桥河水中、开挖较深，达4.5 m，属于一般类危大工程施工，需要搭设钢围堰围檩施工平台。施工时间：2021年9月。拉森钢板桩超危大工程深基坑施工为新城大街主线桥8#墩、G匝道2#墩、A匝道2#、3#、4#、5#、6#墩在规划河道内（现状为陆地），现状原地面距离承台底9.2 m，施工分两类。第一类施工新城大街主线桥8#墩、G匝道2#墩时，先去除原状土整修平台后打拉森钢板桩支护，施工平台距离开挖基坑底深度为7 m；第二类施工A匝道2#、3#、4#、5#、6#墩，在现状土上进行拉森钢板桩支护开挖，开挖深度在9.2 m。施工时间：2021 年9～10 月。工程施工需在洪水汛期过后施工，确保汛期安全。

2 基坑支护设计

该项目基坑支护设计分为3种类型，具体如下。

2.1 危大工程深基坑支护方案（深度小于5 m）

新城大街主线桥7#墩，G匝道1#墩位于河道内，基础需支护开挖，并在一个断面上，采用整体支护形式。支护边长40.8 m，宽9.25 m，总周长约100.1 m，面积约377.4 m²，地面绝对标高+5.8，承台底绝对标高+1.5，开挖深度约为4.8 m（含封底垫层开挖）。支护结构：采用“钢板桩+一道围檩支撑”支护方式；钢板桩均采用拉森Ⅳ型12 m钢板桩，钢板桩宽40 cm；钢支撑及钢围檩均采用2HM48.8×30 cm 型钢；钢材牌号皆采用Q345B。排水：基坑外围采用钢板桩形成封闭止水帷幕，坑内集水明排。

2.2 超危大工程深基坑支护方案（深度7 m）

新城大街主线桥8#墩，G匝道2#墩位于河岸上，基础需支护开挖，并在一个断面上，采用整体支护形式。支护边长40.8 m，宽9.25 m，总周长约100.1 m，面积约377.4 m²，地面绝对标高+8.5，承台底绝对标高+1.5，开挖深度7.5 m（含封底垫层开挖）。支护结构：采用“钢板桩+两道围檩支撑”支护方式；钢板桩均采用拉森Ⅳ型18 m钢板桩，钢板桩宽60 cm；钢支撑及钢围檩均采用2HM48.8×30 cm 型钢；钢材牌号皆采用Q345B。排水：基坑外围采用钢板桩形成封闭止水帷幕，坑内集水明排。

2.3 超危大工程深基坑支护方案（深度9.2 m）

A 匝道桥2-6#墩位于规划河道内，现状河岸上，5个墩台施工基础均需支护开挖，采用拉森钢板桩支护形式。每个支护结构为正方形边长8.2 m，面积约67.24 m²，地面绝对标高+11.2，承台底绝对标高+2，开挖深度9.7 m（含封底垫层开挖）。支护结构：采用“钢板桩+三道围檩支撑”支护方式；钢板桩均采用拉森Ⅳ型18 m钢板桩，钢板桩宽60 cm；钢支撑及钢围檩均采用2HM48.8×30 cm 型钢；钢材牌号皆采用Q345B。排水：基坑外围采用钢板桩形成封闭止水帷幕，坑内集水明排。

3 施工方案实践叙述

3.1 施工工艺流程

施工工艺流程的步骤具体如下。施工准备→围堰四面拉森钢板桩打设→土方开挖→一道围檩→土方开挖→后续围檩施工→土方开挖至设计标高→封底混凝土浇筑→破桩头→承台施工→承台基坑回填→墩身施工→钢板桩围堰拆除。

3.2 施工方案

3.2.1 危大工程深基坑支护方案（深度小于5 m）

新城大街主线桥7#墩、G 匝道1#墩拉森桩深基坑支护施工工艺步骤具体如下。

步骤一：拉森钢板桩施工完成以后，开挖面距离承台底4.5 m。

步骤二：第一层开挖面至3.3 m 位置，开挖深度2.7 m，施工第一道围檩，第一道围檩中心标高4.5 m，距离桩顶2 m；第一道围檩采用2HM488×300 型钢圈梁，圈梁下方牛腿采用双排50 cm×30 cm×1 cm 钢板焊接，四边倒角处采用3 m×3 m HM488×300 型钢支撑，中间采用Φ609×16 撑杆支撑，间距平均6 m 一道，每间隔一道中支撑连接处采用1.5 m×1.5 m HM488×300 型钢支撑；中管支撑和圈梁连接处采用焊接挂板相连，并焊接牢固，焊接端下方需用钢板焊接防护，防止围擦变形，中管脱落坑底，发生意外。新城大街主线桥7＃墩与G1＃墩之间采用HM488×300型钢支撑，长1 m，设置2 道，间距3 m。第一道围椋支撑施工完成后进行土方开挖施工。

步骤三：第一道围檩施工完成，继续开挖至0.9 m处，开挖面深4.9 m。开挖完成后开始垫层封底施工。施工步骤四：开挖完成后迅速开始垫层封底施工，浇筑10 cm碎石+50 cmC40砼，待砼强度达到70%后进行承台施工[2]。

3.2.2 超危大工程深基坑支护方案（深度7 m）

新城大街主线桥8#墩、G 匝道2#墩拉森桩深基坑支护施工工艺步骤具体如下。

步骤一：在原地面（8.5）打设18 m 拉森钢板桩，桩顶高于原地面0.5 m，打设完成以后，开挖面距离承台底7 m。

步骤二：第一层开挖面至6.0 m 位置，开挖深度为2 m，施工第一道围檩，第一道围檩中心标高7.0 m，距离桩顶1.5 m；第一道围檩采用2HM488×300 型钢圈梁，圈梁下方牛腿采用双排50 cm×30 cm×1 cm 钢板焊接，四边倒角处采用3 m×3 m HM488×300 型钢支撑，中间采用Φ609×16撑杆支撑，间距平均6 m一道，每间隔一道中支撑连接处采用1.5 m×1.5 m HM488×300 型钢支撑；第一道围檩支撑施工完成后进行第二道围檩施工。

步骤三：第二层开挖面至3.0 m 位置，开挖深度为5 m，施工第二道围檩，第二道围檩中心标高4.0 m，距离桩顶4.5 m；第一道围檩采用2HM488×300 型钢圈梁，圈梁下方牛腿采用双排50 cm×30 cm×1 cm 钢板焊接，四边倒角处采用3 m×3 m HM488×300 型钢支撑，中间采用Φ609×16撑杆支撑，间距平均6 m一道，每间隔一道中支撑连接处采用1.5 m×1.5 m HM488×300 型钢支撑；第二道围檩支撑施工完成后再开挖进行封底施工。施工步骤四：最终开挖面至1.1 m 位置，开挖深度6.9 m，施工封底砼，封底顶标高1.5 m，距离桩顶7 m；封底采用40 cm C30 砼+10 cm 碎石垫层，封底厚度0.5 m；封底完成后待强度达到设计强度的70%后再进行下道工序施工[3]。

3.2.3 超危大工程深基坑支护方案（深度9.2 m）

A 匝道桥2#-6#墩（共5 个墩/每墩同工艺）拉森桩深基坑支护施工工艺步骤，具体如下。

步骤一：在原地面（11.2）打设18 m拉森钢板桩，桩顶高于原地面0.3 m，打设完成以后，开挖面距离承台底9.2 m。

步骤二：第一层开挖面至10.0 m 位置，开挖深度1.2 m，施工第一道围檩，第一道围檩中心标高11.0 m，距离桩顶0.5 m；第一道围檩采用2HM488×300型钢支撑，下方牛腿采用双排50 cm×30 cm×1 cm钢板焊接，四边倒角处采用2.5 m×2.5 m HM488×300型钢支撑；第一道围檩支撑施工完成后进行第二道围檩施工。

步骤三：第二层开挖面至7.0 m 位置，开挖深度4.2 m，施工第二道围檩，第二道围檩中心标高8.0 m，距离桩顶3.5 m；第二道围檩采用2HM488×300 型钢支撑，下方牛腿采用双排50 cm×30 cm×1 cm钢板焊接，四边倒角处采用2.5 m×2.5 m HM488×300型钢支撑；第二道围檩支撑施工完成后进行第三道围檩施工。

步骤四：第三层开挖面至4.0 m 位置，开挖深度为7.2 m，施工第三道围檩，第三道围檩中心标高5.0 m，距离桩顶6.5 m；第三道围檩采用2HM488×300 型钢支撑，下方牛腿采用双排50 cm×30 cm×1 cm钢板焊接，四边倒角处采用2.5 m×2.5 m HM488×300型钢支撑；第三道围檩支撑施工完成后进行封底施工。

步骤五：最终开挖面至1.6 m 位置，开挖深度9.7 m，施工封底砼，封底顶标高2.0 m，距离桩顶9.5 m；封底采用40 cm C30 砼+10 cm 碎石垫层，封底厚度为0.5 m；封底完成后待强度达到设计强度的70%后再进行下道工序施工[4]。

4 拉森钢板桩施工的程序及注意

4.1 钢板桩围堰施工

施工准备：进行河床清理，主要清理河床面及待打基坑处设的漂石、电缆槽等障碍物，确保钢板桩围堰施工不受影响。

4.2 测量放线

对围堰范围进行测量放线，用GPS放出围堰边线，在河道中用钢板桩定出定位桩，间距10～12 m，确定钢板桩插打范围。

4.3 导向架施工

为确保钢板桩在沉设过程中位置准确，垂直度和线形满足施工要求，在钢板桩施打前先施工导向架。导向架由导桩和导梁组成。

4.3.1 导桩

导桩选用4根2排钢管桩，长度6.0 m，钢管桩采用钢板桩打桩机沉设，钢管桩沉设底标高控制为：入土深度为3 m 左右。桩沉设到位后焊接导梁水平支撑和斜撑。

4.3.2 导梁

在导桩上焊接14水平支撑，各水平支撑的顶标高相同。在水平撑上安装导梁，导梁选用边线顺直的型钢。精确调整导梁的轴线及内边净距，将导梁与水平支撑临时焊接固定。

4.4 钢板桩施工

4.4.1 钢板桩检查

（1）拉森钢板桩锁口检查。①锁口检查的目的：钢板桩运到工地后，需进行整理检查，清除锁口内杂物（如电焊瘤渣、废填充物等），对缺陷部位加以整修。②锁口检查的方法：用一块长约2 m的同类型、同规格的钢板桩作为标准，将所有同型号的钢板桩做锁口通过检查。检查采用卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾做锁口通过检查。对于检查出的锁口扭曲及“死弯”进行校正。（2）钢板桩的其他检查。对于桩身（拉森Ⅵ型钢板桩）残缺、残迹、不整洁、锈皮、卷曲等都要做全面检查，并采取相应措施，以确保正常使用。

4.4.2 钢板桩打设

（1）位桩的打设：在打设钢板桩前先打设定位桩，定位桩采用相同长度钢板桩，定位桩打设深度与钢板桩深度相同。（2）钢板桩的起插及过程控制：各项准备工作就绪后，按设计桩位采用拉森钢板桩打桩机将钢板桩逐片连续打入设计标高。（3）钢板桩插打施工：插打时，边插边将打桩锤缓慢下放，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；通过检测，确定第一片钢板桩插打合格后，然后以第一根钢板桩为基准，沿钢板桩插打方向插打每一根钢板桩到设计位置。整个施工过程中，要用锤球始终控制每片桩的垂直度，及时调整；每一片钢板桩先利用自重下插，当自重不能下插时，才进行加压。打桩过程中，重视角桩的施工，锁扣从上在紧闭垂直的状态下，缓慢均匀插打，直到进入设计标高，确保锁扣闭合。严格控制钢板桩底标高，遵循“宁深勿浅”原则，严禁减少钢板桩插入深度[5]。

5 钢板桩拔除及操作过程中的注意事项

拔桩的顺序与打桩时相反。钢板桩围堰拆除遵循“先支后拆、后支先拆”的原则。在承台施工完毕后，进行基坑回填。墩身施工完成后，拆除围堰。拆除流程：回填土至第一道围檩。

横撑、斜撑及围檩拆除：在横撑、钢斜撑、围檩拆除前，首先要对基坑内的空隙部分进行回填并压实，以避免由于横撑、钢斜撑、围檩的拆除造成钢板桩向基坑内回趋，而导致坑外产生塌陷和裂缝，同时也可避免拔桩时带出泥土而产生的较大空隙。（1）斜撑及围檩拆除：首先用气割割去每根斜撑、横撑及围檩接头板，在正常要情况下保证整根斜撑横撑及围檩长度不变，用吊车慢慢吊出基坑，并拉好绳子，防止晃动，防止碰坏结构钢筋。（2）横撑、斜撑及围檩搬运堆放：钢支撑除其他需要运走外，其余一律分类，规格堆放到指定地点堆放整齐，拆除施工工艺与安装倒置。

钢板桩拆除：先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1～2 min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢地往上振拨，拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拔，如此反复可将桩拔出来。

基坑内回土，填土至墩承台顶。选用优质黏土，需具有良好的压实性能和致密性。回填时分层填筑，每层厚度控制在30 cm左右，填筑一层压实一层。

拆除内支撑，基坑回填至内支撑底部时方可拆除撑杆[6-7]。