劉軍強(qiáng) 陶富錄 彭媛 陸征宇

【摘 要】粉砂巖及泥巖地區(qū)工程施工中，對施工技術(shù)的要求相比普通地基要求更高。高度發(fā)育的粉砂巖厚層構(gòu)造用手摸砂感明顯，遇水極易軟化，巖芯主要呈散砂狀，夾少量短柱狀、碎塊狀，裂隙發(fā)育，屬極軟巖;泥巖則稍具滑膩感，遇水易軟化，局部夾粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，巖芯呈短、長柱狀，巖芯較完整，取芯率約80%，屬極軟巖。在寸土寸金的住宅開發(fā)時(shí)代，研究在粉砂巖及泥巖同時(shí)存在的極軟巖地區(qū)使用鋼板樁施工技術(shù)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，使用本施工技術(shù)能克服地質(zhì)上的劣勢，使建筑施工過程更加安全和高效。

【關(guān)鍵詞】粉砂巖;泥巖;密集型住宅小區(qū);鋼板樁

1 工程概況

某工程共5棟樓，1號、2號、3號樓為32層普通住宅，高98.69 m，4號樓為23層公寓，高99.45 m，5號樓為3層低層住宅，高10.5 m。地下兩層，主要功能為地下車庫（部分車庫兼做人防二等人員掩蔽所）、設(shè)備用房等。

2 基坑地質(zhì)概況

2.1 本工程粉砂巖特性

灰白色、淺黃色，稍濕，全風(fēng)化，稍密，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，，巖體質(zhì)量等級為Ⅴ級，本層做標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)13次，修正后最大值為37.6擊，最小值為24.1擊，標(biāo)準(zhǔn)值為28.0擊左右。粉砂巖在該地區(qū)大量分布，一般厚度為1.60～12.6 m，綜合計(jì)算平均層厚8.83 m。

2.2 本工程泥巖特性

經(jīng)過貫入試驗(yàn)得知，本工程的泥巖修正后最大值為37.0擊[1]，最小值為32.9擊，標(biāo)準(zhǔn)值為34.3擊。取原狀土樣15組，壓縮系數(shù)為0.069～0.183 MPa-1，平均值為0.107 MPa-1[2]，屬低壓縮性土;該層場地范圍內(nèi)廣泛分布，層厚3.20～12.70 m，平均厚度為6.58 m。

3 鋼板樁概況

本工程擬采用的拉森鋼板樁主要用于化糞池基坑的支護(hù)，開挖區(qū)域北側(cè)緊鄰市政道路，南側(cè)為本工程地下室外墻?；S池基坑共2個(gè)，基坑1位于30～31軸交R軸+4 000，基坑2位于16～18軸交R軸+4 000，開挖深度為4.5 m，成品化糞池為長度為9.5 m、直徑為3.2 m的圓柱。

根據(jù)本工程《巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告》，基坑1區(qū)域開挖周圍為強(qiáng)風(fēng)化泥巖④，坑底以下為強(qiáng)風(fēng)化泥巖④;基坑2區(qū)域開挖周圍為全風(fēng)化粉砂巖③，坑底以下有一層4 m左右的強(qiáng)風(fēng)化泥巖④，再往下為全風(fēng)化粉砂巖③。

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，北側(cè)市政道路已施工完畢投入使用，為安全起見，基坑1和2北面均擬采用9 mⅢ型拉森鋼板樁進(jìn)行支護(hù)（鋼板樁規(guī)格有6 m、9 m、12 m），支護(hù)寬度為15 m，東西兩側(cè)采用放坡開挖。

根據(jù)規(guī)范要求，采用懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固深度除滿足計(jì)算要求外，還應(yīng)不小于0.8倍的開挖深度，即3.6 m。由于鋼板樁的施工工藝采用振動(dòng)沉樁的方法無法植入強(qiáng)風(fēng)化泥巖中足夠的深度和達(dá)到規(guī)范要求的嵌入深度，因此鋼板樁施工前還要進(jìn)行引孔，采用小型旋挖機(jī)進(jìn)行引孔9 m，否則強(qiáng)行施打?qū)?huì)導(dǎo)致機(jī)械超負(fù)荷作業(yè)造成液壓管爆裂或樁身變形等[3]。

開挖平面圖和開挖剖面圖如圖1和圖2所示。

4 施工準(zhǔn)備

4.1 施工技術(shù)準(zhǔn)備

開挖前應(yīng)組織項(xiàng)目部及專業(yè)人員對支護(hù)施工進(jìn)行商討，選擇合理的支護(hù)形式，為支護(hù)施工提供科學(xué)指導(dǎo)。

在施工的前期階段，組織項(xiàng)目工程部、技術(shù)部人員熟悉圖紙和地質(zhì)情況，對支護(hù)施工過程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)研究確認(rèn)，與現(xiàn)場施工人員提前進(jìn)行三級交底工作，預(yù)防事故發(fā)生，保證工程質(zhì)量。

4.2 施工作業(yè)條件

依據(jù)圖紙的控制點(diǎn)對本工程軸線及基坑范圍進(jìn)行復(fù)核，并將監(jiān)測點(diǎn)引至坑邊，作為基坑監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)控制點(diǎn)。進(jìn)行定位放線，放出各個(gè)基坑的邊線，檢查支護(hù)施工機(jī)械及材料的準(zhǔn)備情況。與土方開挖隊(duì)伍、監(jiān)測單位等協(xié)調(diào)配合，為支護(hù)施工和后期監(jiān)測提供有利條件。

4.3 主要施工機(jī)械、勞動(dòng)力及材料準(zhǔn)備

為保證支護(hù)的順利施工，需組織足夠的勞動(dòng)力、機(jī)械、材料等，根據(jù)施工要求進(jìn)行配備，具體見表1～表3。

5 支護(hù)方案

通過對勘探資料的研究，并參考基坑深度及周圍場地?cái)?shù)據(jù)，決定對化糞池的基坑采取鋼板樁圍堰，進(jìn)而保證工程的質(zhì)量和安全。

基坑開挖深度為4.5 m，采用拉森Ⅲ型鋼板樁進(jìn)行圍護(hù)兼止水，單塊鋼板長9 m，寬0.4 m，鋼板樁錨入土層深度至少3.6 m?；酉虏客翞閺?qiáng)風(fēng)化泥巖，需先進(jìn)行引孔。綜合考慮預(yù)留一定的操作空間和觀察鋼板樁的變形情況，基坑外壁外廓500 mm作為鋼板樁[4]。

6 鋼板樁施工及技術(shù)要求

6.1 鋼板樁施工準(zhǔn)備

鋼板樁沉樁施工前先試樁，同時(shí)做好檢驗(yàn)工作。

外觀檢驗(yàn)包括表面缺陷、長度、寬度、厚度、高度、端部矩形比、平直度和鎖口形狀等內(nèi)容。

裝卸鋼板樁宜采用兩點(diǎn)吊，起吊時(shí)要遵守吊車操作規(guī)定。

6.2 鋼板樁支護(hù)施工

本工程Ⅲ拉森鋼板樁截面模數(shù)W=2 410 cm3，[σ]=200 N/mm3，單位重量g=60 kg/m，規(guī)格為400 mm×125 mm×13 mm。其中，異型樁焊接制作的標(biāo)準(zhǔn)如下：所有的鋼板樁按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)測量，其彎曲度不大于1.1 L/1 000=22 mm，本處的彎曲度指的是軸線方向彎曲度，翹曲不大于2.25 L/1 000=45 mm，本處的翹曲指的是法線方向。同時(shí)，要根據(jù)施工現(xiàn)場地質(zhì)資料，確定選用長度為9 m的鋼板樁。

施工順序：根據(jù)圖紙測量定位→放線→打入鋼板樁→對基坑進(jìn)行開挖→使用鋼進(jìn)行支護(hù)→按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行基礎(chǔ)砌磚→回頂鋼管→進(jìn)行土方回填作業(yè)→最后拔出鋼板樁。

6.3 鋼板樁施打的主要技術(shù)要求

采用單根打入法施打鋼板樁。

同一規(guī)范的鋼板樁長度的垂直偏差應(yīng)當(dāng)小于2%，其中閘前部分不能多于2.5%，同時(shí)應(yīng)對樁的上半部分的孔洞進(jìn)行封堵，保證不發(fā)生滲漏。其中鋼板樁的最終高程誤差范圍是-10～5 cm。

如果工程所在地與既有建筑物非常接近，需要特別注意，單獨(dú)的鋼板樁打樁的連續(xù)時(shí)間不能超過20 min，同時(shí)不能從中間開始，應(yīng)從距離既有建筑物的近端開始打，只有這樣，才能保證施工質(zhì)量和安全，同時(shí)在施工的過程中要加強(qiáng)施工的監(jiān)測，注意保留好施工的相關(guān)圖片及文字資料備查。

7 土方開挖

土方開挖應(yīng)遵循圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，對已經(jīng)放線的地方要按照線路指示，在整個(gè)過程中要注意開挖的穩(wěn)定性和安全性，杜絕安全事故的發(fā)生。同時(shí)，挖出的廢料應(yīng)當(dāng)立即運(yùn)往指定場地，不能進(jìn)行而二次或多次轉(zhuǎn)運(yùn)。在土方填筑的時(shí)候，要注意使用原來的土進(jìn)行回填，嚴(yán)禁使用來歷不明的土回填。

8 拔樁

在對指定的基坑進(jìn)行回填作業(yè)后，必須及時(shí)拔掉鋼板樁，加快材料的周轉(zhuǎn)速度。在對鋼板樁進(jìn)行拔出作業(yè)前，要認(rèn)真研究拔出的順序和時(shí)間，不能過快也不能過久，同時(shí)要對余下的孔洞進(jìn)行處理。如果不及時(shí)回填孔洞，可能會(huì)因?yàn)榘螛兑l(fā)土壓力變化，使得地面發(fā)生位移和沉降，給整個(gè)施工過程帶來安全隱患，也會(huì)影響原有樁身體及附近建筑物的安全。在拔出鋼板樁的過程中，盡量不要帶出周圍泥土。

8.1 拔樁方法

對比多個(gè)拔樁方法，最終決定使用振動(dòng)錘拔出法，利用特殊震動(dòng)錘物理動(dòng)能產(chǎn)生的強(qiáng)迫震動(dòng)力干擾土質(zhì)，同時(shí)對周圍土的黏聚力產(chǎn)生破壞，最終克服摩擦力，配合吊車的上升吊力使鋼板樁得以拔出。

8.2 拔樁時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)

8.2.1 拔樁起點(diǎn)和順序

對封閉式鋼板樁墻，拔樁起點(diǎn)應(yīng)離開角樁5根以上?？筛鶕?jù)沉樁時(shí)的情況確定拔樁起點(diǎn)，必要時(shí)也可用跳拔的方法。拔樁的順序最好與打樁時(shí)相反。

當(dāng)遇到封閉式的鋼板墻時(shí)，拔起點(diǎn)要求更高，需要離角樁5根或者5根以上。同時(shí)，可以根據(jù)當(dāng)時(shí)入樁的情況重新規(guī)劃，應(yīng)該設(shè)置成拔的順序與打的順序相反。這樣的成樁效果最好。

8.2.2 振打與振拔

在進(jìn)行拔出作業(yè)時(shí)，要先用特定的振動(dòng)錘把樁的鎖扣泥土震下來，同時(shí)進(jìn)行清理作業(yè)，減少黏連，同時(shí)在震動(dòng)的同時(shí)緩慢拔出，針對特別難拔出來的鋼板樁，要先用柴油錘震下200 mm左右，同時(shí)利用振動(dòng)錘交替震動(dòng)捶打。起重機(jī)應(yīng)隨振動(dòng)錘的啟動(dòng)而逐漸加荷，起吊力一般略小于減振器彈簧的壓縮極限。

8.2.3 鋼板樁土孔處理

對拔樁后留下的樁孔采用填入法回填，應(yīng)使用附近土壤。

9 結(jié)語

粉砂巖及泥巖地區(qū)密集型住宅小區(qū)鋼板樁施工技術(shù)為我們翔實(shí)地展示了地質(zhì)較差地區(qū)的多樁密集型施工場景，利用打鋼板樁和鋼支撐支護(hù)再到最后拔鋼板樁，一系列流暢的施工節(jié)奏大大提高了工程的施工質(zhì)量，同時(shí)保證了施工項(xiàng)目的安全性，該施工技術(shù)非常適合在類似地區(qū)推廣，具有較高的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]陳頁開，汪益敏，徐日慶.剛性擋土墻主動(dòng)土壓力數(shù)值分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004，23（6）：989-995.

[2]王元戰(zhàn)，李新國，陳楠楠.擋土墻主動(dòng)土壓力分布與側(cè)壓力系數(shù)[J].巖土力學(xué)，2005，26（7）：1019-1022.

[3]應(yīng)宏偉，蔣波，謝康和.考慮土拱效應(yīng)的擋土墻主動(dòng)土壓力分布[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2007，29（5）：717-722.

[4]周健，彭述權(quán)，樊玲.剛性擋土墻主動(dòng)土壓力顆粒流模擬[J].巖土力學(xué)，2008，29（3）：629-638.