深大基坑工法桩H型钢拔除回收技术

徐德军

（中铁十四局集团第四工程有限公司，山东 济南 250002）

1 工程概况

仇毕站物业开发工程为明挖地下2层人防和非人防组成的车库。基坑围护结构由车站地下连续墙及新浇筑地下连续墙构成，分别为1200mm厚以及600mm厚。基坑为超大底板基坑，约17000m2，底板埋深9.15～9.55m，所处位置为富水软土层，大规模开挖基坑施工工程难度大，因此在物业基坑内设置一道SMW工法桩中隔墙，形成一道止水帷幕，并加上一道压顶梁支撑，形成一道支撑体系，保证施工的顺利开展。物业开发中隔墙拆除前，主体结构已经完成封顶，且结构强度满足设计要求，主体结构侧墙防水已施工，地墙和侧墙之间也已回填完成。

2 SMW工法桩

SMW工法桩利用专用的多轴深层搅拌机就地钻进切削土体，同时注入水泥浆液，经反复搅拌充分混合后，再将H型钢或钢板桩等芯材插入搅拌桩墙中[1]。其主要技术特点是构造简单、抗渗性好、工期短、造价低、环境污染小，适合用于城市排水中的深坑和基坑排水工程。SMW工法桩工艺流程如图1所示。

图1 SMW工法桩工艺流程图

物业开发工程水泥搅拌桩体尺寸为850mm，桩体中心间距为600mm，并且将H型钢插入搅拌桩内，水泥强度等级为42.5级（普通硅酸盐），20%的水泥原料掺量，水∶水泥=2∶1。规格为850mm，搭接250mm，桩中心桩间距为600mm，型钢搭接采用一管隔一桩插一搭接形式，规格为H700mm×300mm×13mm×24mm，Q235B钢，共126根。

SMW工法的最大技术特点就是型钢可进行回收和重复利用[2]。焊接H型钢时，应注意使焊接型钢内部保持平整，以防止焊接产生型钢翘曲或者变形；为有效降低型钢起拔时的摩擦力，在型钢直接插入搅拌桩前应在型钢表面涂刷一定厚度的减摩剂。

型钢向上起拔力F由静摩擦力F1、型钢变形阻力F2、型钢自重G三部分构成，由式（1）计算。

通过试验证明，型钢起拔过程中的垂直度及变形的形状影响起拔力的大小，起拔力达到最大静摩擦力后迅速减少，并且在起拔时型钢整体内力要处于一定弹性流动状态，以保证拔除后的型钢可以继续使用，因此要满足公式（2）。

式中：σs为型钢屈服强度，MPa；SH为H型钢截面积，mm2。

拔出结构外墙侧H型钢时，为防止破坏侧墙防水层，需在防水层外增设一层PE泡沫保护板[3]。

3 型钢插入时控制

起吊前在吊钩距离型钢框架顶端50cm处开一个弧形圆孔，利用吊车将H型钢沿型钢定位卡缓慢插入搅拌桩体内，此过程中要保证型钢垂直度始终满足图纸设计要求，待达到设计深度，固定好吊筋。撤掉吊筋之前，应使水泥搅拌桩具有一定强度。施工时如果型钢下放未到设计标高时，可反复提升型钢到一定高度，在型钢自重条件下缓慢下落，保证型钢满足设计要求标高。

4 拔除前施工准备

拔除前应确保整个地下车库完成封顶，强度满足要求，拔除型钢对基坑变形无影响；并提前清理压顶梁，保持场地运输通道通畅，保证千斤顶可垂直平稳放置，吊车平稳吊运H型钢。

物业开发项目为无梁楼盖板，顶板回填土设计厚度为1.5m，物业开发主体顶板设计恒载23kN/m2，消防车道顶板设计荷载20kN/m2，普通车库顶板设计荷载5kN/m2。登高面及消防通道部位（该方案称为B类场地），允许施工堆载取恒载和消防车辆荷载计算，考虑不利因素按设计荷载75%计算：（23+20）×0.75=32.2kN/m2；普通车库顶板部位（该方案称为A类场地），允许施工堆载取恒载计算，即23×0.75=17.2kN/m2。

为有效拔除型钢，在中隔墙两侧进行顶板加厚施工，板厚300cm，利用车站顶板中隔墙两侧加厚区域，停放吊车，在施工前进行提前规划路线，标识出位置。

25t吊车重约26t，下方铺设1.5cm钢板，并架设在结构柱上。汽车吊长约2.5m，宽约13.5m，面积约47m2，单位面积承重0.55t，在地下室顶板荷载范围内。

拔除的型钢按照十字交叉形式堆放型钢，由测量班对摆放地点车库柱进行放点标注，首层型钢按柱中心进行摆放，二层型钢交叉摆放在首层上，将重力集中在柱上，摆放最多不能超过3层。型钢摆放图如图2所示。

图2 型钢摆放图

型钢拔除顺序：由于基坑跨度达到90m，起拔型钢采用拔十隔二的顺序，预留型钢可以保证压顶梁不因起拔设备产生的反力将支撑梁压垮，保证基坑安全。

5 H型钢拔除施工

型钢拔除主要施工设备：超高压油泵站、2台QD-200t千斤顶、氧气、乙炔1套、25t汽车吊。

型钢拔除时使用超高压油泵操作2个200t油压千斤顶，混凝土压顶梁作为反梁基座，用25t吊车吊住助拔器上端使其垂直吊起，将助拔器平稳放置压顶梁上，即可启动千斤顶顶升。由于预留型钢较短，起拔器无法夹持型钢顶升，并且在受到型钢自重及型钢在搅拌桩内阻力的双重影响下，需要在助拔器下端孔和H型钢开孔处插入销子，克服较大的型钢拔除的摩擦力[4]。

高压油泵启动，2台千斤顶同时均匀向上顶升，待千斤顶行程到位后，将其恢复至原位，准备第二次均匀顶升。此次顶升需利用吊车吊住型钢辅助拔取，待起拔器可以自动夹持时，拔出销子，顶升时应尽量保持型钢沿垂直方向拔起，不允许倾斜拔升，直至H型钢整根全部垂直拔除[5]。拔除后应按施工要求摆放型钢，并及时运出施工场地。型钢拔除后要进行平整度和垂直度检查，对于不合格的，应进行调直处理[6-7]。型钢拔除现场施工图如图3所示。

图3 拔除过程图

型钢回收经济效益：700mm×300mm×13mm×24mm型钢共126根，185kg/m。根据分区，25.2m型钢49根，22.7m型钢77根，回收效益为（25.2mm×49mm+22.7mm×77mm）×185×4000÷1000=220.7198万元。

6 结束语

SMW工法桩通过将型钢插入搅拌桩内来加强基坑的稳定性，是软土深基坑在质量控制过程中的一项重点和难点，其不仅具有挡土功效，在止水方面具有优势，而且工艺简单，工期较短，尤其是型钢的回收利用还降低了施工成本，节约了施工工期，做到了质量、安全、共同提升，并推进了施工进度。