1 前言
在深基坑过程中,钢板桩既能起到支护作用,用能起到防水抗渗的效果,而且施工速度快,方便快捷,可机械化操作,又能循环使用。所以钢板桩支护应用越来越广泛。
2 工程概况
徐州城市轨道交通2号线一期工程新区东车辆段地块西邻故黄河,东临京沪高铁,南靠昆仑大道。南北长约1230m,东西宽约330m,用地范围内地势东高西低,占地面积约24.00公顷,承担2 号线的定修、本段配属车的周月检及停车列检功能。其中综合楼作为体量最大的一栋框架结构建筑单体,位于地块咽喉区域,占地面积约4584㎡,总建筑面积17922㎡。预应力管桩基础,框架结构,根据伸缩缝的设置分为a、b、c、d四个区,a、c区为地上三层、局部四层,b区为地上四层、局部五层,d区地下一层、地上三层。
d区设计承台顶标高为-5.6m,承台厚度为1.2m(单桩承台厚度为1m),局部低压室、集水坑承台顶标高为-6.6m,电梯基坑承台顶标高为-7.1m,承台厚度为1.2m(单桩承台厚度为1m),防水板厚400mm。开挖形式为大开挖,开挖至防水板底以下150mm(即32.8m),开挖深度为4m。承台、集水井、电梯基坑等单独开挖。
由于基坑面积大,基坑开挖深度深,工期紧等因素,项目部决定基坑支护采用拉森iii型钢板桩 锚杆,基坑顶部挂网喷射混凝土的基坑支护方式。
3 钢板桩及锚杆施工方法
3.1钢板桩施工
3.1.1钢板桩施工流程
施工准备→设备拼装→导沟开挖→测量放样、定位→桩机就位→打设钢板桩→挂网喷射混凝土→第一层土体开挖→锚杆施工→腰梁施工→土方开挖→其余工序施工→土方回填→钢板桩拔除→压密注浆填缝。
3.1.2施工准备
(1)钢板桩的检验、吊装、堆放
1)钢板桩的检验
对钢板桩一般有材质检验和外观检验,以便对不合要求的钢板桩进行矫正,以减少打桩过程中的困难。
①外观检验:包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端部矩形比、平直度和锁口形状等项内容。
②材质检验:对钢板桩母材的化学成分及机械性能进行全面试验。
2)钢板桩吊运
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,而单根吊运采用专用的吊具。装卸钢板桩宜采用两点吊运。吊运时,每次起吊的钢板桩根数不宜过多,并应注意保护锁口免受损伤。
3)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。
3.1.3导沟开挖
打桩前先将施工影响区域内的杂物和荷载清除干净,按设计钢板桩位置定出施打钢板桩轴线。放坡下挖1m至设计钢板桩顶标高35.8m,然后再进行导沟开挖,开挖时按1:1的系数进行放坡,导沟开挖宽度1m、深度1m。
3.1.4施工放样
钢板桩中线距离地下室防水板外边线2m。为保证钢板桩施打位置准确无误,导沟开挖后底部须大致平整,测量人员进行放样定位后,洒白灰线,为防止白灰线受施工过程中雨水冲洗影响,需要中心线上每两米插一个钢筋头,保证位置准确。
3.1.5压桩
(1)钢板桩的准备
桩打入前应在钢板桩的锁口内涂油脂,以方便打入和拔出,并将桩尖处的凹槽底口封闭,避免泥土挤入。
(2)导梁支架安装
为了保证钢板桩位置的准确性,利用工字钢做钢板桩安装导梁,为保护钢板桩垂直打入后桩立面平直,打桩方法选用屏风法施工。
(3)钢板桩打设
采用屏风式打入法施工,该方法不易使板桩发生屈曲、扭转、倾斜和墙面凹凸,打入精度高,易于实现封闭合拢。
用打桩机将钢板桩放至插桩位置,插桩时锁口对准。每一流水段的第一块钢板作为定位桩,应先沿钢板桩的行进方向反向倾斜8度左右,再开动振动锤,利用振动力把桩沉至离地面1m左右停止(防止施工打第二根樁时因磨擦过剧而把第一根桩带入土中),然后吊第二根、第三根逐步插打。
为保证桩的垂直度,用两台全站仪成90°夹角加以控制;为防止锁口中心线位移,可在打桩行进方向的钢板桩锁口处设卡板,阻止板桩位移,同时在工字钢上预先标出每块钢板桩位置,以便随时检查纠正。打桩开始第一、二块钢板桩的打设位置和方向要精确,使其起到导向样板的作用,故每入土1m测量一次。在插打过程中随时测量监控,每根桩的斜度不超过1%,出现倾斜和锁口结合部有空隙,可用轴线修正法进行修正,如发现过大倾斜时,要用钢丝绳拉住桩身,边拉边打逐步纠正。当偏斜过大不能用拉齐方法调正时,拔出重打。
钢板桩桩位允许偏差:垂直围檩中心线,允许偏差100 0.01h(mm); 沿围檩中心线,允许偏差150 0.01h(mm)。其中h为原地面标高与桩顶标高的距离。
3.1.6拔桩
(1)工艺流程
土方回填→拆除锚杆→拔除钢板桩→桩孔处理。
(2)施工方法
1)钢板桩的拔除影响
基坑回填后,可以拔除钢板桩,拔除钢板桩前,应先将内部的锚杆及其他设施从上到下陆续拆除,并陆续灌水使内外水压平衡,应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间及土孔处理。否则,由于拔桩的振动影响,以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移,会给己施工的地下结构带来危害。设法减少拔桩带土十分重要,目前主要采用灌水、灌砂措施。 先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min~2min,使钢板桩周围的土松动,产生“液化” ,减少土对桩的摩阻力,然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况,发现上拔困难 或拔不上来时,应停止拔桩,先振动1min~2min后再往下锤0.5m~1.0m再往上振拔,如此反 复可将桩拔出来。
2)振动锤拔桩方法
本工程拔桩采用振动锤拔桩:利用振动锤产生的强迫振动,扰动土质,破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力,依靠附加起吊力的作用将桩拔除。
3)拔桩前准备工作
①拔桩施工具备:沉桩平面布置竣工图;沉桩记录;桩位附近原有管线分布图。
②拔桩前拆除、改移高空障碍物,平整夯实作业场地。修筑临时运输道路,架设动力及照明线路,清除桩头附近堆土,检修机械设备,拟定施工方案。
③拔桩选用振动拔桩机、吊车配合。
3.1.7回填灌浆
如钢板桩拔除后,桩空隙仍有较大缝隙甚至引起地面沉降、裂缝等严重现象时应考虑回填注浆处理。
注浆流程:打管→制浆→注浆→拔管。
3.2锚杆施工
3.2.1锚杆施工工艺流程
施工准备→钻孔→安放锚杆体及防腐处理→清空→制浆→注浆→腰梁施工→锁定。
3.2.2施工准备
(1)第一层土体开挖完成后具备锚杆施工条件,根据图纸自一端开始锚杆施工,必须的机械设备如:挖掘机、钻机、压降机等正常运转,且验收合格。
(2)材料准备
1)原材料要有出厂合格证,并经见证抽样检验合格才能使用;
2)锚杆体材料使用前应平直、去污、除油和除锈;
3)注浆采用m10成品水泥砂浆,使用前完成产品检验;
4)采用速凝剂或其他外加剂的掺入量必须通过试验确定;
5)掺入外加剂后的混凝土性能必须满足设计要求;
6)采用干净的中细砂,砂粒径小于2.5mm,砂含泥量≤3%;采用干净的角砾,粒径不宜大于10mm;
(3)测量准备
1)锚杆钻孔前应对锚杆不空进行放样,按间距2000mm做好钻孔点位。
2)d区与a、c区交界部位同时放好管桩点位,与锚杆点位对比,如锚杆与管桩位置冲突,应适当调整锚杆位置,当锚杆调位距离超过1米时,应在两根锚杆之间再增加一个作为补强措施。
3.2.3钻孔施工
(1)钻孔前,根据设计要求定出孔位,并做好标记;钻进方式应根据实际情况选用干钻、湿钻或风钻等;
(2)钻机就位后,应保持平稳,导杆或钻机立轴与锚杆倾角一致,并在同一轴线上;
(3)钻孔过程中,若遇易塌孔的土层,宜采用泥浆循环护壁或跟管钻进,钻孔完成后应采用泥浆循环清孔,清除孔底沉渣;
(4)孔口承压垫座应符合下列要求:
1)钻孔孔口必须设有平整、牢固的承压垫座;
2)承压垫座的几何尺寸、结构强度必须满足设计要求,承压面应与锚孔轴线垂直。
本工程采用拉森iii型钢板桩 锚杆的基坑支护方法成功的解决了深基坑施工的问题,同时具有施工方便、缩短工期以及可以重复利用的特点,值得在以后的所有基坑支护施工中广泛推荐。