柯靈潮

臺州市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局 浙江 臺州 318000

長期以來，深基坑支護工程形式多為鋼筋混凝土支護及鋼結(jié)構(gòu)支護，尤其鋼筋混凝土支護的應(yīng)用十分廣泛[1]。然而，隨著工程技術(shù)的發(fā)展，鋼筋混凝土支護體系結(jié)構(gòu)在造價、工期、環(huán)保等方面顯現(xiàn)出了不足，如今，PC工法樁施工技術(shù)趨于成熟，適用于沿海軟土深基坑的支護工程中。該工藝主要采用如型鋼、鋼板、鋼管樁等多種材料，可將這些材料任意組合拼接，形成不同形式的圍護樁，并可以根據(jù)實際的工程形式選擇不同的組合形式。目前使用比較廣泛的組合形式有拉森鋼板＋鋼管樁、鋼管樁＋型鋼等，具有材料剛度大、施工速度快、無泥漿、無噪聲、適應(yīng)于多種場地、止水性好、材料可回收重復(fù)利用等特點[2]。背景工程地處臺州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)中心地帶，周圍管線較多且土質(zhì)較差，因此采用鋼管樁＋拉森鋼板樁的組合形式可以解決該工程中的諸多難點。

1 工程概況

浙江省臺州市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)某車庫基坑工程，東南側(cè)至祥和路，東北側(cè)至群韻路，西南側(cè)至廣場中路，西北側(cè)至市圖書館、市文化館用地邊線，為地下3層的停車庫，混凝土框架結(jié)構(gòu)，總建筑面積約38 000 m2。地下室分為3層，呈較為規(guī)則的長方形，長邊長約220 m，短邊長約63 m，地下室面積約41 067 m2，開挖深度為12.950 m。

本工程東側(cè)地下埋有高壓電纜、雨水管和污水管等市政管線，南側(cè)與臺州市檔案館相鄰，建筑外墻距基坑44.00 m，地下埋有污水管。西側(cè)用地紅線外為寬4 m的人行道，同時地下埋設(shè)有地下水管和污水管。北側(cè)用地紅線外為寬10 m的人行道，該側(cè)還有重要公共建筑臺州市圖書館和臺州市文化館。地下室側(cè)壁距離建筑約21 m。

工程地質(zhì)條件由上至下依次為①0層素填土、②1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、②2層淤泥、③層黏土及④1層黏土。

2 PC工法樁的應(yīng)用

本工程的施工難點如下：

1）基坑開挖深度較深，挖深范圍內(nèi)包括很大一部分的淤泥以及淤泥質(zhì)黏土，如②1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，層頂標高為－1.63～－0.01 m。②2層淤泥，層頂標高為－10.10～－5.60 m。該土層壓縮性高，物理力學(xué)性質(zhì)差，而工程土方開挖經(jīng)歷梅雨季節(jié)，雨量較大，土質(zhì)以及降雨因素的綜合作用，對開挖相應(yīng)土層會造成很大的困難。

2）本基坑工程底板墊層底部的標高為－12.05 m，屬深大基坑的范疇。在基坑開挖及地下室施工的過程中將會對基坑外側(cè)挖深范圍內(nèi)的四周產(chǎn)生不利的影響，因此需要對基坑的支護結(jié)構(gòu)、工程樁以及周圍臨街的建筑物、道路、地下管線進行監(jiān)測。

考慮到本工程地質(zhì)條件、基坑開挖深度以及周圍的環(huán)境等因素，基坑圍護方案采用排樁＋2道水平支撐，排樁采用PC工法組合鋼管樁（鋼管樁＋拉森鋼板樁組合形式），分別使用混凝土支撐體系與鋼結(jié)構(gòu)支撐體系。電梯井坑中坑使用水泥攪拌樁重力式擋土墻結(jié)構(gòu)。

2.1 施工技術(shù)安排

以圖1中所示位置為施工起點，先行施工高壓旋噴樁（或水泥攪拌樁）內(nèi)圈，從工程南面往西面施工；同時開始施工PC圍護樁，從南面往東面施工。再根據(jù)鋼管樁和拉森鋼板樁情況，在已布置PC圍護樁的位置做高壓旋噴樁（或水泥攪拌樁）外圈（所在位置的PC圍護樁必須先施工完成）。

圖1 PC管樁施工順序

2.2 PC工法組合鋼管樁施工方法

工程圍護排樁采用PC工法組合鋼管樁，是一種新型的組合式型鋼基坑支擋結(jié)構(gòu)。該工法采用鋼管樁與拉森鋼板樁組合連接，形成一個整體的鋼質(zhì)連續(xù)墻體組合結(jié)構(gòu)，是一種綠色施工的可回收式鋼質(zhì)連續(xù)墻（圖2～圖4）。

圖2 施工后的連續(xù)墻示意

圖3 PC工法樁平面示意

圖4 PC工法樁三維示意

根據(jù)引進的PC工法組合鋼管樁施工技術(shù)指導(dǎo)，結(jié)合工程實際情況，施工工藝設(shè)備選用情況如下：

1）首節(jié)鋼管樁和拉森鋼板樁沉樁設(shè)備采用日立470H履帶式全液壓全回轉(zhuǎn)長臂振動錘（液壓長臂振錘）。該設(shè)備作業(yè)半徑大、裝載靈活，可以自由調(diào)整鋼管樁的方向和垂直度，施工效率高。

2）施工第2節(jié)鋼管樁時，因沉樁深度達30 m左右，上述設(shè)備施工功率和沉樁速率略有不足，故采用履帶式起重機配合28RF型電動振動錘沉樁。該振動錘最大激振力達786 kN，拔樁力達400 kN，完全可以滿足本工程施工需要。

3）因工程緊鄰臺州市圖書館和文化館，故相應(yīng)位置的PC工法組合鋼管樁采用ICE公司28RF型免共振錘施工。該機型屬高頻振動錘，施工噪聲低，對周圍土體的影響小，可實現(xiàn)無公害施工。

原場地已施工水泥攪拌樁（但其深度不能滿足更改后的設(shè)計方案要求），雖然設(shè)計圖紙上攪拌樁是緊鄰PC工法樁的，但實際因攪拌樁的工藝精度原因，其仍會影響到PC樁施工區(qū)域。水泥攪拌樁硬化后強度大、較堅硬，并且在PC工法樁區(qū)域分布不均勻，導(dǎo)致PC工法樁入土困難。根據(jù)試打情況，鋼管樁因其剛度大，情況稍好，單獨入土時采用大功率錘尚能順利施工。但拉森鋼板樁剛度小，入土困難，即使用大功率振動錘將其勉強擠入，拉森鋼板也易產(chǎn)生扭曲，且因土層硬度不均，這種扭曲在水平與垂直方向同時存在，造成鋼管樁沿拉森鋼板樁鎖扣入土時，由于鎖扣的扭曲產(chǎn)生鎖死現(xiàn)象，導(dǎo)致鋼管樁極難下沉，甚至鎖扣間因為摩擦產(chǎn)生熱量過大而出現(xiàn)熔解現(xiàn)象，最后鋼管樁與拉森鋼板樁間鎖扣撕裂，鋼管樁才繼續(xù)入土。為了應(yīng)對這種情況，擬采用高壓旋噴樁用清水進行水平向切割的引孔措施，破壞侵入PC工法樁施工區(qū)域的原水泥攪拌樁，引孔深度為12 m。

引孔后（或在不需要引孔區(qū)域），PC工法樁施工布置與要求如下[3-8]：

1）測量放線。根據(jù)項目的測量控制網(wǎng)，先定出排樁中心線，再確定首根鋼管樁的中心位置，按施工順序沿中心線方向推進施工。軸線測量放線經(jīng)復(fù)核后報監(jiān)理工程師復(fù)核確認。

2）樁位對中和垂直度校準。樁位對中的關(guān)鍵是確保排樁施工位置在定位中心線上。施工前，在排樁中心線上，距離施工樁位25 m左右架設(shè)一臺經(jīng)緯儀，以中心線為角度觀察方向，觀測鋼管樁的垂直度和導(dǎo)槽的中心位置，確保垂直度的同時避免排樁中心位置超出軸線位置。另外，在第一臺經(jīng)緯儀和樁位形成90°角左右的位置架設(shè)另外一臺經(jīng)緯儀，校核垂直度偏差。先將第1節(jié)樁起吊，將其插入地下已布置好的樁位當中，先插入土中30～50 cm，在插入穩(wěn)定后使用2臺經(jīng)緯儀同時進行垂直校正，直到樁的垂直度符合規(guī)范要求（在樁打入土中3 m后不得進行垂直校正，若出現(xiàn)偏差，則應(yīng)拔出重新插入）。

3）首根樁施工的定位和垂直度控制。因鋼管樁與拉森鋼板樁連接的導(dǎo)槽在橫向上的尺寸調(diào)整有限，且導(dǎo)槽與排樁中心線一致，故首根樁的定位和垂直度控制尤為關(guān)鍵。

4）第1節(jié)鋼管樁沉樁。第1節(jié)鋼管樁（下段）對中和垂直度校正后，采用履帶式全液壓全回轉(zhuǎn)長臂振動錘（液壓長臂振錘）振動法打入，先以樁自重和液壓振動錘自重下壓，待沉樁穩(wěn)定后，開啟振動錘，同時工作臂持續(xù)下壓，振動打入直至鋼管上端離溝槽底面1 m左右。在下壓和振動打入過程中，用2臺經(jīng)緯儀觀測垂直度情況。

5）鋼管樁的連接。鋼管樁對接處采用長2 m內(nèi)襯管作為連接的介質(zhì)材料，起到加強連接處側(cè)向剛度與方便鋼管對焊的作用。在內(nèi)襯管兩端各有12個孔，上下2根鋼管在連接端部與內(nèi)襯管的孔洞對應(yīng)地方也有12個孔，用高強螺栓與內(nèi)襯管進行連接，起到焊接前對各個構(gòu)件（內(nèi)襯管、上下鋼管）臨時固定的作用。對焊時確保焊接質(zhì)量，焊縫應(yīng)飽滿。為了確保鋼管樁上下節(jié)能被順利拔出，在上下鋼管連接處加焊4塊20 cm×20 cm弧形鋼板。鋼板4邊都應(yīng)焊接，并保證焊縫飽滿。

6）第2節(jié)鋼管樁沉樁。在打24、26、28 m鋼管樁的時候，由于不能一次性加工完成，故先將管樁進行焊接，待冷卻后打入地下。

7）拉森鋼板樁沉樁。鋼管樁沉樁至設(shè)計標高后，長臂振錘吊起拉森鋼板樁，對準鋼管側(cè)壁的連接鎖口，振動下沉，在排樁軸線方向同時校正垂直度和拉森鋼板樁的中心線，滿足設(shè)計要求后振動下沉至設(shè)計標高。

8）排樁的合攏。PC工法組合式鋼管樁排樁沿軸線方向施工，至末尾合攏時，不可避免地存在合攏段的尺寸偏差和垂直度偏差問題，按規(guī)制的鋼管樁或拉森鋼板樁無法順利合攏。此時，可采取鋼板鎖扣平面連接（圖5）。

圖5 合攏段結(jié)構(gòu)示意

2.3 基坑監(jiān)測

為確保地下室施工期間圍護結(jié)構(gòu)的安全以及周邊建筑物、道路和管線的正常使用，要求在土方開挖和地下室施工期間實施全過程、動態(tài)的基坑監(jiān)測；應(yīng)當根據(jù)相應(yīng)規(guī)范以及現(xiàn)場實際情況制訂監(jiān)測方案，主要包括：圍護墻頂部的水平位移及豎向位移；深基坑內(nèi)深層的水平位移；立柱的豎向位移；支撐軸力；地下水位；圍護結(jié)構(gòu)周邊的道路及上部地表的豎向位移；圍護周邊管線變形；圍護周邊建筑物變形；塔吊、圍墻、臨時用房。

基坑開挖期間至少保證1次/d的監(jiān)測；基礎(chǔ)底板澆筑后前7 d內(nèi)至少保持1次/d的監(jiān)測，7 d以后至基坑回填期間可以每3 d進行1次監(jiān)測。當監(jiān)測數(shù)據(jù)達到報警值，數(shù)據(jù)變化異常，支護結(jié)構(gòu)發(fā)生開裂，基坑周圍的建筑及地表出現(xiàn)較大的變形，基坑底及側(cè)壁出現(xiàn)管涌、滲漏及流砂等情況，長時間發(fā)生降雨及其他惡劣天氣時，應(yīng)當提高監(jiān)測的頻率，并將數(shù)據(jù)整理成表格，繪制成曲線，如位移-深度曲線、位移-沉降曲線、軸力-時間曲線等。

3 結(jié)語

本工程地處臺州市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)核心地段，在對周圍環(huán)境及地下土質(zhì)等因素綜合考量后，決定采用鋼管樁＋拉森鋼板樁組合形式的PC工法樁進行施工，其優(yōu)點如下：

1）樁身剛度大、強度高，可有效地控制支護結(jié)構(gòu)的自身變形，很好地解決了因周邊荷載及土質(zhì)因素給基坑帶來的變形大的問題，保證了基坑的穩(wěn)定性。

2）拉森鋼板樁與鋼管樁采用弧形搭接，整體性較強，可以起到止水、止砂等作用，防止坑壁及坑底出現(xiàn)滲水的情況。

3）2根鋼管樁之間用鋼板相連，改善了傳統(tǒng)圍護樁中樁間距的局限性，經(jīng)濟性較好，施工速度快，零養(yǎng)護期，縮短了施工工期。

4）基坑回填后可將鋼管樁及鋼板進行回收，施工過程中無泥漿、無污染，綠色環(huán)保，具有一定的推廣價值。