工字钢桩在排水管道深沟槽支护中的应用

赖参森，栾 闯，王 瑞

（天津市市政工程设计研究院，天津市 300051）

0 前言

城市排水管道施工过程中，因为道路两侧现状建筑物的限制，常规的排水沟槽开挖方法出现的问题越来越大，特别是对于管道埋深较大，地质条件不好地区排水管的基槽开挖，这些问题尤其突出。

开槽铺设预制成品管是目前国内外市政排水施工的主要方法。开槽施工又分有支护和无支护沟槽开挖。有支护沟槽内容包括支撑形式、结构，支拆方法。不开槽管道施工方法是相对于开槽管道施工方法而言的，通常也称为暗挖施工方法。市政公用工程常用的有顶管法、盾构法、浅埋暗挖法、地表式水平定向钻法、夯管法等施工方法。相对于开槽铺管而言，不开槽管道施工对施工机具要求较高，工程投资较大。

1 工程慨况

工程为天津临港工业区市黄河道排水工程，道路长度约2257 m。污水管道位于设计道路中心线两侧17.5 m处，管道直径为d800 mm、d1000 mm，地面高程为4.254～5.447 m（大沽水平），原为浅海地区，经吹填而成，表层为人工填土层，层厚1.40～2.80 m，表层填土填垫年限小于5 a。场地地下水埋深0.7～1.9 m，地下水水位标高为3.17～4.72 m。

2 深基槽支护方案

排水管道平均埋深8.5 m，槽底宽3 m，勘测结果显示开挖范围内土质较软，挖深范围内有较厚的淤泥质土层。为减小对地下土层的扰动，应减小对周围地块的开挖，采用减载加工字钢桩支护的组合槽方案，结合大口井排水降低沟槽内地下水位。

2.1 沟槽分两阶段开挖

第一阶段：先在沟槽放坡开挖的范围内铲除1 m左右深杂填土，进行3.5～4.0 m减载，如图1、图2所示，采用放坡开挖，边坡为1∶2或1∶1。

第二阶段：挖土卸载达到要求后打入工字钢桩支护结构，然后开挖至设计高度（见图3）。

2.2 大口井降水方案

大口井采用内径500 mm无砂混凝土井壁，每10 m设置一口，沿工字钢桩两侧均匀布置（大口井离工字钢桩外侧2 m），大口井深15 m（从工字钢桩顶至井底），待井内水位降至槽底以下1 m后进行基槽第一步开挖（见图4）。

3 施工方法

3.1 施工准备

在施工前，联系建设单位和其他相关部门，明确沿线地下管线及障碍物，做出现场详细记录。在施工时，明确各个障碍物的位置、深度，并做出准确标识。根据施工图及现场勘测资料，做好施工放线。施工放线必须包括附近各种管道中线、大口井中心、沟槽两侧工字钢桩中线、污水管道中心线、交叉管线，过路口时各种管线位置均要做好详细长久性标示，并且做好详细记录。

3.2 大口井降水

井筒的沉设方法采用回转钻机成孔，孔径比井管外径（包括过滤层）大25 cm。井筒的底部用草袋片和粗砂砾石作反滤层，厚度约20 cm。井筒与井孔之间的空隙，用粗砂、砾石等滤料回填至地下水位。地下水位以上用粘土回填。大口井施工完成后应立即进行排泥及试抽水，防止淤塞。在大口井开始抽水至基坑回填到地下水位前，不得中断抽水。大口井停止抽水后，应立即拆除抽水设备，同时拔出井筒，立即将井孔回填密实。

3.3 工字钢桩的检验、吊装、堆放

工字钢桩的检验包括材质检验和外观检验，对不合要求的工字钢桩进行矫正，以减少打桩过程中的困难。装卸工字钢桩采用两点吊。吊运时，每次起吊的工字钢桩根数不宜过多。吊运过程中成捆起吊采用钢索捆扎，单根吊运采用专用的吊具。工字钢桩堆放的地点，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。

3.4 打工字钢桩

总体采用分段施工，每50 m为一施工段，按下游至上游顺序施工，为了保证挖掘机能正常施工，工字钢桩间距3 m。该工程选用工字钢桩，桩与桩之间咬口衔接，工字钢桩采用一丁一顺布置。工字钢桩打设公差标准见表1。

表1 工字钢桩打设公差标准

3.5 焊支撑

土方开挖至第一道支撑中心线以下50 cm处时，立即停止下挖，进行顺水支撑施工，电焊机满焊两道在沟槽两侧工字钢桩上。顺水支撑要求平顺直。顺水支撑焊完后，立即支顶横向支撑，每4m一道满焊于顺水对焊的工字钢上，钢管两端应加焊角钢，防止横撑掉落。横支撑顶于顺水支撑中部，应与顺水支撑垂直焊接，并确保其处于同一水平面，严禁翘头掉尾。顺水撑下设置托架，上部设置止滑钢板，检查井四角设置角支撑。每道支撑焊好后，均应专人详细检查各接点，支撑点是否焊接牢固结实，确认安全后方可进行下道工序施工。在进行下道工序施工时，应注意保护各支撑，严禁抬压、撞击支撑。严禁支撑加载，在施工过程中应随时观察支撑变形情况，发现异常立即采取加固措施，保证支撑安全。为保证施工安全，每支护完40～50 m时，应进行下管施工，管道施工完后应立即验收回填，保证施工安全。

3.6 拆支撑

待管道铺设完，回填渣石至管顶40cm处时，进行拆支撑工作。拆支撑时应先拆横支撑，再拆顺水支撑。拆支撑时，必须派专人指挥顺序拆割，随时注意两侧工字钢桩变形情况，如有异常，立即停止施工，待采取有效措施之后再进行施工，保证拆支撑安全。

3.7 拔桩

管道铺装完毕后，必须按照施工图管道回填要求对称回填土，回填完毕后应对称拔出工字钢桩，以防管道发生侧移。

对拔桩后留下的桩孔，必须及时回填处理。回填的方法采用灌砂法。

4 结语

目前，工字钢桩支护方法在排水管道深沟槽支护施工中得到了很大应用，已经有了大量的工程应用实例，结合笔者参与过的工程，对一些共性问题做了一些梳理，并提出了解决办法：

（1）打桩过程中有时遇上大的块石或其它不明障碍物，导致工字钢桩打入深度不够，可采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。

（2）工字钢桩杂填土地段挤进过程中受到石块等侧向挤压，其作用力大小不同，容易发生偏斜。可采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置，将工字钢桩往上拔l.0～2.0 m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让工字钢桩的位置得到纠正，减少工字钢桩的倾斜度。

（3）工字钢桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正。异形桩一般为上宽下窄和宽度大于或小于标准宽度的板桩。异形桩可根据实际倾斜度进行焊接加工，倾斜度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。

（4）在基础较软处，有时发生施工时将邻桩带入现象，采用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起，并且在施打桩的连接锁口上涂以黄油等润滑剂减少阻力。

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