既有線深基坑承臺鋼板樁施工潛析

1、既有線深基坑承臺鋼板樁施工潛析 摘 要 結合滬寧城際的施工實踐，介紹和總結應用鋼板樁施工既有線旁深基坑承臺。從工藝流程、施工要點、施工注意事項等方面闡述鋼板樁及深基坑承臺的施工過程。關鍵詞 鋼板樁 既有線 深基坑 承臺 施工 鋼板樁是目前基礎施工中常見的且十分重要的臨時設施，適用于軟弱地層、深水基坑、既有線附近的施工，整體剛度性較強。在基礎深基坑施工中鋼板樁能達到安全防護、快速、減少基坑土方開挖量的目的。1 工程概況滬寧城際鐵路站前標起訖里程為DK191+312-DK247+298.55，線路全長55.98公里。其中路基長11.564Km,橋梁總長42.788Km,本標段范圍內(nèi)地勢平坦、開闊，

2、大部分為農(nóng)田，水塘零星，水陸交通縱橫；整個線路基本與既有京滬鐵路并行。蘇州東1#特大橋Dk220+899.110- DK225+282.225（對應既有京滬鐵路里程為K1369+811.19-K1374+194.05）臨近既有線路長度為4383米。本橋的10#、11#墩為本橋跨越梅巷路的連續(xù)梁主墩，本橋的113#墩為本橋跨越楊明路的連續(xù)梁主墩，10#墩滬寧城際里程為DK221+232.290，對應既有京滬鐵路里程為K1370+144.37，11#墩滬寧城際里程為DK221+280.290，對應既有京滬鐵路里程為K1370+192.37；113#墩滬寧城際里程為DK224+662.765，對應既

3、有京滬鐵路里程為K1373+535.84，承臺平面尺寸均為12.3m*8.6m，3.5米高，承臺底標高分別為-4.729米、-4.662米和-3.331米，開挖深度分別為6.54米、6.78米和5.77米。根據(jù)設計資料，橋位處地質情況普遍為：第一層為黏土，黃褐色間淺灰色，硬塑，承載力為120Kpa，層厚約3-4.5米。第二層為粉土，黃褐色間淺灰色，稍密中密，飽和，層厚5.5-7米,地基基本承載力為110KPa。第三層粉砂,青灰褐灰色，稍密中密，飽和，層厚610米，地基基本承載力為110KPa。2 鋼板樁圍堰布置由于地質條件限制，擬采用新包IV 型拉森樁進行鋼板樁圍堰施工；對基坑采取周邊圍護，確

4、保開挖基坑順利完成。鋼板樁每片寬40cm, 鋼板樁長度為12m，深入持力層6米，重量75kg/m ，截面模量W=2410cm3 ,允許應力為=200Mpa，圍堰尺寸14.7m×11.4m。布置圖如下： 附注：1、圖中尺寸以cm計，標高以m計。 2、延鋼板樁四周和倒角處采用I56工字鋼加固，中間采用30cm的鋼管內(nèi)撐。2.1鋼板樁圍堰計算采用“支撐荷載的1/2分擔法”已知：200，19 KN/m3， 基坑深度H11.7m, 長*寬*深14.7*11.4*6.7m。主動土壓力系數(shù)：Ka=tg2(450-/2)=0.49被動土壓力系數(shù)：Kp=tg2(450+/2)=2.04最大土壓力強度P

5、a=0.8*H *Ka=0.8*19*0.49*11.787.15kPa。支撐采用間距離2.7+5+4m二層布置，對各層的計算如下：計算支撐荷載對B1取矩 A*5=（87.15*2.34*1/2）*(5.36+2.34/3) +87.15*5.36*（5.36/2）=1877.96KN/m。 A=375.59KN/mB1=87.15*0.5*2.34+87.15*5.36-375.59=193.50 KN/m對基底取彎矩平衡：B2*4=87.15*（4-2.34）*(2.34+1.66/2)+（87.15*2.34*1/2）*（2/3*2.34）=617.07KN/m。B2=154.42 KN

6、/m。C =87.15*1.66+87.15*2.34*0.5-154.4292.21 KN/m則各支撐點的受力為 A=375.59 KN/mB=193.50+154.42347.91 KN/mC=92.21KN/m在7.4m方向設兩道支撐，在10.6m方向設兩道支撐。最大支撐間距為：10.6/25.3m。軸向最大支撐力： A=5.3*375.591990.63KNB=5.3*347.91=1843.92KNC=5.3*92.22=488.77KN最大支撐荷載為1990.63KN。支撐采用200*200H型鋼，其截面系數(shù)為Wx=63.53cm3截面強度為：f=1990.63*1000/(63.

7、53*100)=31.33MPa<215MPa2、計算鋼板樁彎矩A點彎矩：Ma=-(87.15*2.34*(2.34/3+0.36)+87.15*0.36*0.36/2)=-238.13KN.m。AB間最大彎矩位置距離應力變化點的距離x為：Qx=2.34*87.15*1/2+87.15*x-375.59=0x=3.14mAB間的最大彎矩為：BC間的最大彎矩為： 距離C位置y，按照Qy=0,進行計算,則： Qy=87.15*y*0.5-92.22=0 y =2.12m綜上最大控制彎矩為：238.13 KN.m采用IV 型拉森樁，截面模量，W=2410cm3 ,允許應力為=200Mpa。=M

8、/W=238.13*1000*1000/（2410*10*10*10）=98.81m2<200 N/mm2 (滿足要求)3、采用連續(xù)梁法計算鋼板樁土壓力零點位置（距離坑底深度） u=(19*0.49*11.7)/(19*(2.04-0.49)=3.70m即鋼板樁要埋入粘土層底以下>1.2*3.70=4.44m。4、防止管涌、流砂現(xiàn)象，鋼板控制入土深度為：當鋼板樁埋深為4.44m時，鋼板樁底位于亞粘土層。該層厚5.7m，建議穿透該層使之進入亞粘土夾碎石，延長滲流路徑，防止出現(xiàn)流砂、管涌等現(xiàn)象。故取鋼板樁延長至基礎底面以下6.3 m。 則：鋼板樁長為：11.7+6.318m5、基礎隆起

9、穩(wěn)定性計算安全系數(shù)：Fsb=(Nb*u)/ (*h+q)=(7.2*95.9)/(19*11.7+0)=3.1安全性得到保證。式中：11.7/10.7=1.094查表得Nb=7.2u=c+tga=15+19*11.7tg200=95.9KN故可以抵抗地基隆起6、降水 設地面下4.0m處進入潛水層。管井深度18m。管井直徑0.3m。 總涌水量： Q=1.366k*(2H-S)*S/(log(1+R/r0)=1.366*15*(2*14-8.7)*8.7/(log(1+252.15/5.22)=2033.37m3式中：k為滲透系數(shù)，H為潛水含水層厚度，S為基坑水位降深；R為降水影響半徑；r0為基坑

10、等效半徑。其中：r0=0.29*(10.6+7.4), R=2*S*(k*H)(1/2)3 鋼板樁圍堰施工工藝及流程鋼板樁施工一般采用單根插打法，該法施工速度快，鋼板樁施工的主要機械為振動錘及相應的起吊設備，振動錘與鋼板樁呈剛性連接,依靠錘內(nèi)偏心塊產(chǎn)生上下振動,強迫與之接觸的土體發(fā)生振動,大大降低土體的沉樁阻力，從而使鋼板樁在自重及振動錘的壓重作用下順利沉入土體。為防止鋼板樁傾斜，在一根樁打入后應與前一根焊牢，它可避免先打入的鋼板樁被后打的樁帶入土中。鋼板樁施工工藝流程為：按設計下料鋼板樁的整理組裝加固制作圍籠設備安裝圍籠插打與合攏布置打設輕型井點實施降水開挖基坑抽水堵漏3.1施工準備按設計下

11、料、整理鋼板樁、檢查振動錘：振動錘是打拔鋼板樁的關鍵設備，在打拔前一定要派專人檢查，確保線路暢通，振動錘的端電壓達到380420伏，夾板牙齒無太多磨損。3.2鋼板樁組樁及加固組樁及單塊樁兩側鎖口均在插打前涂以黃油或熱的混合油膏，以減少插打的摩阻力，并增加防滲性能。組樁的嵌縫用油灰及舊棉絮，用鈍鑿嵌塞緊密。組樁拼接后，每隔45米加一道夾板，使其固定，以便插打。3.3圍籠的制作及安裝鋼板樁圍堰尺寸可在承臺的基礎上每邊放大100厘米，鋼板樁圍堰尺寸10.6m×7.4m。圍籠安裝時，先進行測量定位。鋼板樁導向裝置的設置：方形鋼板樁圍堰通常用方形導向，在圍堰的內(nèi)側打8根定位樁（可以用鋼板樁代替

12、，待快要合攏時，將導向架拆除將鋼板樁插打到圍堰當中），焊接牛腿，安裝上導向框，如下圖：3.4插打與合攏鋼板樁的插打前，應設置全站儀觀測點，用以控制圍堰長，短邊方向的鋼板樁的施工定位。施打前、鋼板樁的鎖口應用止水材料捻縫，以防漏水。施打順序插打次序都是從一側中間導向架開始，沿鋼圍籠周圍分兩側對稱插打至另一側合攏。施打時宜將鋼板樁逐根或逐組施打到穩(wěn)定深度然后依次施打到設計深度。施打時，應隨時檢查位置是否正確，樁身是否垂直，不符要求時應立即糾正或拔起重打。1、第一片鋼板樁插打第一片鋼板樁是插打的關鍵，為了確保其插正及位置準確，在導向架上設了一個限位框架，大小比鋼板樁每邊放大1厘米，插打時鋼板樁背靠緊

13、導向架，一邊插打，吊車一邊緩慢下鉤，并在互相垂直的兩個方向用全站儀觀察，發(fā)現(xiàn)偏移，調整直到鋼板樁底達到設計標高。（見下圖）鋼板樁支護施工工藝流程圖施工準備打樁機械就位插打定位樁安裝第一片導向架及限位裝置精確插打第一片（組）鋼板樁基坑開挖封底施工承臺施工墩臺身施工基坑回填（靠既有線側回填AB料）拔除鋼板樁場地清理測量定位垂直度觀測及控制插打后續(xù)鋼板樁直至圍堰合攏測量定位垂直度觀測及控制2、插打過程的控制在插打過程中，由于鋼板樁鎖口和鎖口之間縫隙較大，而鋼板樁下端有土擠壓，上端是自由的，總會使鋼板樁產(chǎn)生向遠離第一根鋼板樁的方向傾斜，因此，每打45根鋼板樁就要用垂球吊線，將鋼板樁的傾斜度控制在1%以

14、內(nèi)，否則就用倒鏈糾偏，一次性糾偏不能太多，以免引起鎖口間別住，影響下一片鋼板樁的插打，當鋼板樁偏移太多時，只能采用多次糾偏的方法逐步減小偏移量，若因土質太硬倒鏈拉不動時，可采用走四滑輪組糾偏。3、鋼板樁插打施工工藝流程見下：4、合攏時片數(shù)的確定在即將合攏時，開始測量并計算出鋼板樁底部的直線距離（X1），設鋼板樁寬度為d，設原設計還剩N設片，N設=X1/d， 當N設+2> N > N設增加兩片鋼板樁，并繞圓弧X2，使X2/d=N設+2當N設-1<N<N設向外繞圓弧X3，X3/d=N設5、合攏樁的處理為了便于合攏，合攏處的兩片樁應一高一低，合攏時往往出現(xiàn)“上小下大” 或“上

15、小下大”的情況，此時可用兩個滑輪組向兩邊拉開或拉攏，直到合攏樁兩邊的樁頂距離等于d（鋼板樁寬度），并且接近平行，將合攏樁插入，起動振動錘，將合攏樁打入到設計標高。方形圍堰有四個面，打完的每一片都要保證鋼板樁沿導向架的法線和切線方向豎直，合攏應選擇在角樁附近(一般離角樁45片)，如果距離有差距，可通過調整相鄰一邊離導向的間距，直到合攏邊的距離X=X設 (仍然是以鋼板樁底部為基準)，為了防止合攏處兩片樁成異面直線，角樁一定要調整好方向，讓其一面鎖口與對面的鋼板樁鎖口盡量保持平行，合攏時若兩片樁不在一條直線上，可拔除幾根，進行調整。4 深基坑土方開挖鋼板樁打入到位后，由測量隊準確放出承臺的中心及四角

16、，并用護樁引到鋼板樁外側，以保證開挖施工中隨時進行復測，同時測設好高程控制點，以便控制開挖深度。在基坑周圍適當距離（鋼板樁外側50-1cm）挖排水溝，防止雨水流入基坑。基坑采用挖機機開挖，人工配合，當深度較深時采用長臂挖機。施工時，先用挖掘機挖土至第一道支撐處，挖土用自卸汽車運至指定地點堆放。如果設置有兩道支撐，再挖至第二道支撐位置時，設置好第二道支撐后，再進行土方開挖，預留30cm厚人工清理至設計標高，即可進行封底施工。然后鑿除樁頭，按要求進行樁身質量檢測合格后，清理基底，施工墊層。當開挖的土體較差，則在基坑四周采用壓漿固結土體，使土體穩(wěn)定性能達到施工的要求。基坑開挖采取間隔開挖,不連續(xù)施工

17、.開挖基坑時，棄土應按指定地點堆放，基坑上口5m以內(nèi)不的堆土，以免影響邊坡穩(wěn)定?；娱_挖完成后立即進入下道工序施工。機械開挖時設專人指揮，以保證施工安全和開挖準確，防止機械侵入既有線限界。 4.1基坑排水在基坑周圍設置集水井。并在基坑頂部設置明溝截水，以防地表水流入基坑內(nèi)，排水溝采用500×500，排水溝與施工便道主排水溝相連。深基坑確保支護不滲漏，若有少量水滲漏到基坑，則在基坑四角設置集水坑（集水坑設置不影響支護安全以及承臺施工），然后用潛水泵抽水，排入地面排水明溝。4.2基坑封底混凝土基坑開挖完畢后，對基底采用澆筑C30的混凝土進行封底，封底混凝土厚度為50厘米厚，并在混凝土加入

18、早強劑，加速混凝土凝固。4.3特殊情況處理當基坑開挖時，無論采用放坡開挖或鋼板樁支護開挖，遇有涌水、涌砂時，則采用特殊處理方式。及時回填開挖的基坑，待基坑回填完畢后，根據(jù)涌水、涌砂的情況，確定采用巖溶注漿或高壓旋噴樁加固基坑四周土體，改變土體結構，待加固完畢，土體固結后，方可開挖基坑。基坑開挖時密切注意流水和流砂情況再次發(fā)生。4.4基坑監(jiān)測1、鋼板樁施工中監(jiān)測在鋼板樁施工中，打設的允許誤差一般為：樁頂標高偏差±100mm；鋼板樁軸線偏差±100mm；鋼板樁垂直度偏差為1%。在打設過程中，應監(jiān)測是否在允許誤差范圍內(nèi)，超出時及時糾正。2、支撐系統(tǒng)的監(jiān)測在鋼板樁施工完成、封底以后，就開始支撐的施工。在施工支撐及承臺的過程中，應對支撐系統(tǒng)進行監(jiān)測。主要監(jiān)測支撐的變形、鋼板樁的變形、基坑內(nèi)流動水量及圍堰的位移等。在施工過程中可能出現(xiàn)如下的情況：（1）鋼板樁彎曲變形嚴重。這主要是鋼板樁斷面選用偏小，土壓力計算偏低，基坑超挖或支撐間距過大等原因造成的。（2）基坑底部涌水嚴重。主要是基坑封底時混凝土澆注質量不好，出現(xiàn)開裂、夾泥等情況引起的。嚴重時可以致使封底混凝土不能發(fā)揮其作用，而須要進行二次封底。（3）支撐彎曲。這往往是由于支撐斷面不夠或受力不均造成?？?/p>