深基坑钢板桩支护施工难点与对策

陆文晖

1 工程概况

该工程为某医院改扩建综合楼,总建筑面积约3万m2,地下1层,地上8层,建筑高度45 m。基坑平面尺寸120 m×23 m,深5.3 m。工程桩采用φ600预应力管桩,桩长21 m,500 mm厚承台式筏板基础。

工程场地主要土层从上往下分布情况:①杂填土,表面1.5 m,杂色,结构松散,成分主要由混凝土块、碎砖等建筑垃圾混碎石、块石等组成,成分杂,土质极不均一,无规律;②黏土层,2 m厚,灰黄色,可塑～软塑,中等～高压缩性,厚层状,干强度高,韧性高,摇震反应无,土面光滑;③淤泥质黏土,5 m厚,灰色,流塑状态,厚层状,高压缩性,含有少许粉土团粒,局部地段顶部见有少许灰黑色有机质斑点,摇震反应无,干强度高,韧性高;④粉质黏土夹粉砂灰色,软塑,稍密状态,鳞片状,中等压缩性,夹有大量不规则状粉砂团块,粉砂含量时高时低,高时为含黏性土粉砂,低时为粉质黏土或淤泥质粉质黏土,偶见有白色贝壳碎片,摇震反应慢,干强度中等,韧性中等,土面粗糙,土质不均。场地浅部地下水以孔隙潜水为主,其水位变化主要受气候、环境影响明显,据有关资料,其常年地下水位埋深1.5 m左右。

新建住院楼平面呈“Z”字形,东、西和北三面为绿化带,比较空旷。南侧有一正在使用的12.6 m高4层砖混结构的住院楼,300 mm厚筏板基础,基础埋深1.3 m。新建住院楼与原住院楼夹角为 15°10′,基坑边最近处距原住院楼仅3.45 m,且地下自来水管线离基坑边仅0.8 m,埋深1 m。

2 施工难点与支护方案确定

2.1 施工难点

1)南侧已建住院楼和管线的保护。不利条件:基坑南侧已建住院楼基础埋深浅,受邻近深基坑开挖影响大;上部砖混结构整体性差;场地狭小不具备放坡开挖条件;要保证住院楼和地下水管线的正常使用。

2)工期紧迫。前期因现场不具备施工条件,项目部在12月初方才进场,而建设单位又要求地下室必须在明年1月底完成结构封顶。由于地下室建筑面积达2 500 m2,且处于冬季施工期,工期较紧迫,必须优选基坑支护方案,减少支护体系施工时间。

2.2 支护方案确定

最初采用工程常用的钻孔灌注桩加水泥搅拌桩止水帷幕作为基坑支护,但从时间上满足不了节点工期的要求,不采纳;若用拉森钢板桩,在本城市无现货且价格偏高,需从外城市购买,既不经济也耽搁工期。综合考虑,最终确定采用现场已有材料Ⅰ40a号12 m的工字钢作为基坑支护方案。

3 钢板桩施工质量影响因素分析

钢板桩施工中存在的隐患有:钢板桩变形大、位置偏差、桩扭转、难以打入土中。根据对宁波姚江机场路大桥、浙江船厂8万吨级船台施工围堰、宁波中山西路轨道施工雨污改造工程等类似钢板桩支护工程的统计调查,分析得出支护的主要问题在于控制钢板桩支护的变形和位置偏差。

根据现场勘察和会议讨论,影响上述两个问题的主要因素有:1)基坑距已建住院楼太近且有地下管线;2)施工设备保障不到位;3)支撑体系薄弱环节未加强。

4 施工解决对策

通过以上主要影响因素分析,逐一采取相应施工技术解决对策。

4.1 南侧采用钢板桩支护并确保定位准确

针对需保证原住院楼和地下管线正常使用、基坑安全以及工期保证等要求,决定采取钢板桩支护并确保其定位准确。钢板桩精确定位的核心问题是利用测量网控制整排桩的中轴线,既要避开原楼的管线不被损坏,又要为新建筑物基坑提供作业面。对于测量定位,采用三级控制测量流程(见图1),并在工程开工伊始建立三级测量控制网(见图2)。在钢板桩的施工过程中,测量控制贯穿始终。

4.2 加强设备保障

在钢板桩施工前,对打桩机、电焊机等设备及电气线路进行检查,以免影响钢板桩的施工进度,防止钢板桩连系梁及三角支撑焊接不及时造成变形过大、触电及机械安全事故。主要做法如下:

1)派电工进行闸箱—线路—设备,电路检查;2)操作工提前对设备进行调试,保证工作正常;3)安全人员、施工人员、机械操作人员与技术部门互相配合,确保设备正常运行。

4.3 基坑支护体系薄弱环节进行加强

由于原住院楼与钢板桩距离太近且为悬臂式支护,开挖后钢板桩侧向变形过大,如何建立支撑体系,以保证其支护作用成为又一难题。为此采用在基坑拐角处设置三角支撑体系,并且在其余薄弱处采用双排桩卸力的办法以保证原楼的安全(见图3,图4)。

5 结语

本工程采用工字钢钢板桩支护方案,在基坑土方开挖施工过程中,钢板桩定位最大误差 105 mm,钢板桩最大监测变形值55 mm,误差均在允许范围内;原住院楼基本未受施工影响,保证了其安全使用;工期也未延长,达到了工程预期目标。

[1]宁波市行业标准,宁波市软土深基坑支护设计与施工暂行技术规定[S].

[2]JGJ 120-99,建筑基坑支护技术规程[S].

[3]GB 50497-2009,建筑基坑工程监测技术规范[S].

[4]王志新,卜晓翠.深基坑支护的设计与施工[J].山西建筑,2007,33(9):112-113.