浅滩淤泥质地区大基坑支护施工工法.doc

浅滩淤泥质地区大基坑支护施工工法
1、前言
东莞水道大桥两岸主桥承台位于浅滩地带，采用填土围堰施工完钻孔桩后，需进行主墩大基坑的开挖，该基坑开挖面积大，开挖较深，主要为淤泥质土层。开挖后，由于桩基处理和检测及承台施工的原因，基坑暴露时间长，施工时期又恰为雨季，开挖后的基坑还受海潮影响较大。采用一般的防护方案，安全隐患较大，不可预见因素多。经多方论证比较，我项目部采用钢板桩围护施工方案，方法简单，方便快捷，投资少，顺利的完成了主墩基础的施工，为后续拱座的施工争取了时间，经总结形成了本工法。
2、工法特点
2.1　钢板桩围护形成整体框架后，具有结构稳定，止水效果好，施工方便等特点
2.2　施工机械设备简单，施工人员少，技术要求低，施工周期短。
2.3　开挖面积小，打拨桩容易，可多次重复使用，降低成本。
3、适用范围
本工法特别适用于河漫滩地带土质地质条件、周围无需防护的建筑物的环境下、开挖深度7米以内大基坑的支撑防护。在对钢板桩的内支撑进行加强设计后，亦可用于开挖深度更深及外部更为复杂环境下的基坑施工。
4、工艺原理
利用振动锤等设备沿着基坑边线插入定型钢板桩，钢板桩合拢后进行必要的支撑，使钢板桩围护形成一个结构稳定、整体刚度大、防水性能好的整体框架体系，抵抗土压力和水压力并保持周围地层的稳定。同时，不用增设千斤顶顶撑设备，可利用坑壁允许的变形，使钢管内支撑与钢围檩顶紧，然后开挖基坑。
5、工艺流程与操作要点
5.1　工艺流程　　

图1　钢板桩施工工艺流程图
5.2　操作要点
承台支护采用拉森Ⅲ型钢板桩，挖机配备振动锤沉桩，Φ600×16mm钢管做内支撑，长臂挖掘机挖土，自卸车运输。施工遵循“开槽先撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则进行。
5.2.1　施工准备
整理、平整施工场地，压路机压实，留出足够场地用于堆放钢板桩和布设吊插机具。沿承台周边方向修整便道，满足挖掘机和运土车的行走。
选用拉森三型钢板桩，每根长12米。钢板桩运到工地后，进行外观检查，表面及锁口有缺陷的钢板桩不准使用，剔除钢板桩表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣。
按施工拟定的防护边线进行测量放线，测放出钢板桩插打边线。
检查振动锤，确保功能正常，夹板牙齿不能有太多磨损。
5.2.2　导向架安装
测放出钢板桩插打边线，采用单层双面导架，导架间距比板桩厚度大15mm，导架竖向柱间距按6米设置。导架和竖向柱可以直接利用钢板桩。
5.2.3　钢板桩插打
钢板桩插打采用屏风式打入法（见图2）。首先用改装的挖掘机配合振动锤将钢板桩吊至插点插打，用经纬仪监控，保证钢板桩的垂直度。同时在导梁上预先算出每块板块的位置，以便随时检查校正。每根钢板桩分两次打入，15根钢板桩第一次打入3米成屏风式，第二次再分别打入9米。因为起始第1、2号桩可以起样板导向作用，所以打入位置和方向要确保精度，1、2号桩每打入2米应测量一次。插入桩位的钢板桩必须紧靠导梁，如不能靠近时，其间隙应保证小于20mm。施工中，插入的钢板桩明显达不到施工质量要求的，必须拔出，重新插打。在钢板桩合龙部位时，采用异型钢板桩在转角处合龙。插打时，除在锁口内涂以润滑油以减少锁口的摩阻力外，同时还在插套的锁口下端打入木楔，防止沉入时泥沙堵塞锁口。

图2　钢板桩插打示意图
5.2.4　钢支撑安设
考虑到施工方便、钢管内撑的长度（5.49+5.48+5.48+0.5=16.95m）及围檩的尺寸，承台两长边边线向外放110cm，短边向外放100cm。支撑采用Φ60钢管，围檩采用35H型钢。具体布置见图3。
图3　钢板桩内支撑布置示意图
5.2.5　基坑开挖
总体分三层开挖，施工顺序为：开挖承台四周土方便于更深插打钢板桩，插打钢板桩并大开挖第二层范围内土方，支设钢管支撑并开挖第三层范围内土方（见图4）。第二层开挖完毕，在钢板桩侧壁焊接牛腿，放设35H型钢围檩，吊安钢管横撑及斜撑，焊接并固定牢靠后采用长臂挖掘机开挖第三层土方到设计标高后，人工清理验坑，用素混凝土垫层封底并做好排水设施。
5.2.6　施工监测
为确保围护结构正常工作，防止钢板桩位移较大，施工中对钢板桩偏移进行跟踪观测，控制点选在较远处的稳定点。在挖土期间及挖土完成后每天两次观测位移，如果变形较快，需要连续观测，确保掌握变形动态情况，及时采取措施。
5.2.7钢板桩拔除
拔除钢板桩采用振动锤与吊车共同拔除。拔桩时，先采用振动锤将锁口振活以减少与土的粘结，拔除顺序沿基坑逆时针方向。
5.2.8钢支撑拆除
钢板桩拔除后，将钢管支撑解体，用汽车吊吊放到坑边，运送到存放地点。
6、主要材料
　　表1 大基坑支护主要材料数量表（全桥）
材料
规格
数量
备注
钢板桩
拉森三型
800根
每根长12m
钢管支撑
Φ60cm
350m

型钢
30H
600m

7、 机具设备
表2 大基坑开挖支护投入的机械设备表
序
设备名称
规格型号
单位
数量
技术状态
附注
1
汽车吊
QY16
台
2
良好

2
电焊机
30KW
台
2
良好

3
振动锤

个
1
良好
包括附件
4
挖掘机
HD820
台
1
良好

5
运输车
解放
台
4
良好

6
污水泵

个
2
良好

8、劳动组织
8.1　组织指挥2人，全面负责组织施工；
8.2　技术组3人，其中工程师1人，测工2人，全面负责技术测量工作；
8.3　施工组12人，其中吊车司机2人，负责钢管支撑、钢围檩的吊装等工作；挖掘机司机2人，负责钢板桩插打。另外还有电焊工2人，电工1人，零工5人。（以上人员不含土方开挖及其它作业人员）
9、安全措施
9.1　围护结构在施工前，要根据地质、周围环境等因素的影响，对支护结构进行检算。
9.2　严格禁止非操作人员操作，无关人员不得进入作业区。
9.3　插打、支撑、钢围檩安装及基坑开挖作业要严格按既定的方案和程序进行。
9.4　开挖时，对钢板桩的位移观测要连续进行。
9.5　开挖时严禁超挖，以免危急钢板桩根部的稳定。
10、质量标准
10.1成桩质量控制指标为：板桩轴线偏差±100mm，板桩垂直度小于1%。
10.2质量控制措施
10.2.1打桩前必须对钢板桩进行仔细检查，剔除变形严重、锁口缺损的钢板桩，否则易造成漏水现象。
10.2.2钢板桩围檩接头要焊接牢固，并尽量设在钢管支撑处，防止产生较大的变形，影响整体稳定。
10.2.3钢板桩插打时，要比设计位置外放50厘米，否则无法安装钢管支撑。
11、效益分析
11.1　本工法安全可靠，其中北岸承台钢板桩插打完成只需12天，钢管支撑安装7天，缩短了主桥承台的施工周期，为后续工程施工赢得了宝贵的时间，创造了良好的社会效益。
11.2　采用本工法降低了工程成本，提高了工效，和原定的沉井支护方案相比，节约资金约7万元。
11.3　总结了一套浅滩淤泥质地区大基坑支护开挖施工工艺，积累了施工经验。
12、工程实例
东莞水道特大桥两个主桥承台位于深海河南北两岸的河滩中，地层地质大部分是淤泥、流沙，地质条件相当差，每个承台基坑长54.5m，宽15.5m，深6m，开挖面积大。又由于位于河滩中，受深海河涨落潮的影响，坑壁承受水的压力也非常大。此外，该承台施工是大桥的关键工序，按计划安排只有两个月的施工时间，如果不按期完成，就将对整个工期造成很大的影响。采用本工法，克服了上述不利条件，保证了施工进度和安全，得到了监理和业主的一致赞扬。