拉森钢板桩在逆作法施工中的应用

1.1工程概况

南昌市胜利路人防平战结合工程位于南昌市胜利路与叠山路地下，呈“十”字型，胜利路段北起阳明路与胜利路交叉口，南至建德观路(李家路)与胜利路步行街交叉口，全长约631.3m，局部地下二层。施工总长度约1278.3m,工程总建筑面积约34000m2。本工程为无梁楼盖结构，采用盖挖逆作法施工，设计沿道路面下铺设的各种市政管线，人防工程顶板至路面间覆土层厚度约1.5m,从地面至负一层底板底开挖深度为6.9m,从地面至负二层板底开挖深度12m。地下负一层结构净高度为4.6m，局部地下负二层结构净高为4.6m。主体结构顶板厚0.45m、负一层底板厚0.35m、负二层底板厚0.5m,外墙厚0.4m。主体防水等级为I级，顶板、底板和墙柱采用的C35P8混凝土。

2.2工程地质

勘探深度内，场地内覆盖层主要为第四系全新统人工堆积层(Q4ml)及第四系上更新统泛滥沉积层(Q32fal)，下伏第三系新余群(Exn)基岩。场地内工程地质条件及设计参数如表1所示。

1.2水文条件

1.2.1地表水

勘察场地内无地表水，场地东侧约1.5km处是江西省第一大河流一赣江。据上游水文站资料，赣江最高洪水位25.13m,最低水位13.50m(2007年),最大洪峰流量21200m/s(1982年6月20日),最枯流量172m’/s,最大流速2.53m/s。

1.2.2地下水

根据地下水含水空间介质和水理、水动力特征及赋存条件，拟建工程场地按地下水类型可分为孔隙性潜水及红色碎屑岩类裂隙孔隙性潜水二种类型。

1.2.3地下水对本工程的影响

勘探期间测得稳定地下水位埋深3.20~6.00m。本工程筏板底埋深为12.10~12.20m,勘察场地内的稳定水位位于基坑底板以上;开挖土层中砂④、圆砾⑤等粗粒土层在动水压力的作用下易产生流砂或涌砂现象，对本工程基坑开挖及维护有较大影响，应采取降排水措施。

1.2.4各岩土层渗透性

场地范围各岩土层由上至下为杂填土①、细砂②、粉质粘土③.中砂④、圆砾⑤、强风化泥质粉砂岩⑥1。根据周边邻场经验，各岩土层渗透系数为:

(1)填土层①:取渗透系数为5.0x 10-3em/s,属中等透水层。

(2)细砂②:取渗透系数为2.0x 10-2cm/s,属强透水层。

(3)粉质粘土③:取渗透系数为4.0x 10–6em/s,属微透水层。

(4)中砂④:取渗透系数为5.0x 10-2em/s,属强透水层。

(5)圆砾⑤:稍~中密，取渗透系数为1.1 x 10-1em/s,属极强透水层。

(6)强风化砂砾岩④1:取渗透系数为1.2×10-4，属中等透水层。

2.1方案选型思路

本工程采用盖挖逆作法施工，负一层埋深-7m,负二层埋深-12m,施工时对周边建筑物及环境保护要求较高，基坑围护方案的选定考虑逆作法施工工艺的特点及周围环境的要求，在满足本工程主体施工及确保周围环境安全可靠的前提下，相对一般基坑围护的钻孔灌注桩、连续墙等围护结构，选择拉森钢板桩作为基坑围护结构，既能达到经济合理，又方便施工及提高工效的标准。

2.2方案简介.

本工程采用逆作法施工，根据周边环境情况和本工程的实际特点，采用SP-IV型拉森钢板桩，桩长15m,桩顶相对标高为-0.5m，即原地面下0.5m,采用“锁口”的搭接方式。本工程施工主要按以下顺序进行施工:

1.沿主体外轮廓线开挖宽1.8m、深1.2m的导沟，然后施打拉森钢板桩作为围护结构。

2、采用机械挖土深1.95m(以原地面为0.00)至负一层顶板底，按设计图纸施工负一层顶板(顶板采用C35P8，厚45em，配筋采用HRB40016@150mm),顶板以上结构施工完成后进行土方回填并恢复路面，利用负一层顶板结构作为拉森钢板桩的第—道横支撑。

3、在主体结构的出入口内，对地下水，采用轻型井点降水，将地下水位将至-13m处。

4、进行顶板以下暗挖土方深6.9m至负一层底板底，按设计图纸施工负-层主体墙柱及底板结构，利用负—层底板结构作为拉森钢板桩的第二道横支撑。

5、待负一层主体结构施工完成后，继续进行负二层土方暗挖深12.1m至负二层底板底，按设计图纸施工负二层墙柱及底板结构,直至主体结构施工完成。

2.3设计计算

基坑围护设计方案中土压力取值采用地质勘察报告所提供的基坑围护设计参数，分别按负—层结构顶板作为拉森钢板桩支护的第一道水平支撑计算，负—层结构底板作为拉森钢板桩支护的第:二道水平支撑计算，采用理正和同济启明星2个深基坑软件计算。在基坑内距钢板桩Im处采用轻型井点降水，将位于-6m深的地下水将至-13m,拉森钢板桩减少地下水荷载，经围护结构设计单位提供的计算书基坑(如图2)，顶板以下土方开挖期间基坑较安全。

3.1拉森钢板桩施工

由于主体外轮廓线距两侧建筑较近及地下管线复杂多样，施工前.沿主体外轮廓线采用人工开挖宽1.6m*深1.2m的导沟，满足拉森钢板桩桩顶低于原地面-1m，同时能探测并改移地下管线，以便拉森钢板钢板桩施工。拉森钢板桩采用热轧SP-IV型，长15m,拉森钢板桩采用静压植入法无噪音施工，静压植桩机在两侧导沟同时植入单桩逐块打设，并使用一台25T吊车吊装钢板桩吊运至静压植桩机夹口处，每两台静压机施工用一台吊车进行钢板桩吊装，钢板桩吊装时应由专业指吊工指挥，同时钢板桩应安装2支安全绳并由施工人员随时保持钢板桩移动位置，防止钢板桩对建筑物的损坏。施工过程中用电子水平靠尺及红外线定位仪，在钢板桩施工过程中，同时对钢板桩的垂直度、轴线偏移量控制。打桩开始，第一、二块钢板桩打设位置和方向要确保水平、垂直的精度，这两块钢板桩起导向板作用，每人土一米测量一次。依次类推将每一根桩打人土层，注意锁口对正、对好，并在锁扣处涂膜黄油以便防水。为保证负—层和负二层主体结构的施工，不对拉森钢板桩抽拔，利用拉森钢板桩作为主体结构外墙的外模，使外墙充分与拉森钢板桩结合，有效的阻止地下水的渗漏。

静压植桩机施工

3.2轻型井点降水

对胜利路南段B64轴~B91轴施工区域内进行降水实验，在主体顶板结构预埋间距8.1m的下料管内，设置轻型井点管11套，直径为10cm,井深18m,采用出水量为20m/h4KW潜水泵，抽排地下水至市政雨水管网内，经降水实验地下水水位将至-10m处，根据水位监测地下水位不再下降，对原方案的潜水泵更换2台为35m/h5.5KW潜水泵进行抽排水，经水位监测地下水位将至-13m处，降水实验确定B64轴~B91轴基坑范围内共布置11套轻型井点，其中2台为35m/h5.5KW潜水泵和9台20m/h4KW潜水泵。基坑开挖前进行轻型井点降水，将基坑内水位降至主体负二层底板下lm,方可进行土方开挖。

3.3土方开挖

本工程胜利路步行街B64轴~B91轴设地下二层埋深12m,采用盖挖逆作法施工，按土方开挖的方法分明挖和暗挖2个阶段施工: 第—阶段(明挖):安排在顶板以上施工,采用机械沿钢板桩垂直开挖。首先破除原地面结构物混凝土，然后机械开挖土方，人工开挖下返墙、柱的施工方法，挖掘机挖至顶板底以上10cm,再由人工进行挖土和整平。开挖的土方，用自卸式汽车外运。开挖时—定要有测量人员配合，严禁超挖和扰动基土。第二阶段(暗挖):安排在顶板以下施工，负一层和负二层主体采.用先墙后柱法及先柱后墙法施工。

1.先墙后柱法施工:两侧墙施工通道开挖在出土井结构形成后，采用人工配合小挖机，以出土井为起点沿着主体外墙的轴线向左右两侧开挖通道，通道高约2.2m，宽约2m，每次开挖进尺不大于5m并且通道内侧要放1:1坡,防止塌方。按“倒直角梯形”断面水平向前开挖，严格按照“分层、分区、分块、分段”原则，限时、对称、平衡开挖及支撑，严禁超挖，第—层开挖完后，紧跟完成第—层外墙结构,待混凝土强度达到设计要求后再向下挖第二层土方，并完成第二层墙板结构，每土方分块从开挖至外墙混凝土浇捣完毕控制在24小时以内并且确保第—层外墙结构与第二层外墙竖向施工缝相错1~2m,按此方法逐渐扩大地下空间，达到小挖机旋转的范围后，可向下吊运小型挖掘机.

2.先柱后墙法:位于主体两柱中间的出土井结构形成后，采用人工配合小挖机，将立柱开挖到底，并设临时支撑,依次施工出土口的四个立柱。待立柱砼强度达到要求后，沿东西方向开挖通道至主体外墙，再沿主体外墙向南北两侧方向开挖，通道高约2.2m,宽约2m,每次开挖进尺不大于5m并且通道内侧要放1:1坡，防止塌方。墙体开挖同先墙后柱法。按此方法逐渐扩大地下空间达到小挖机旋转的范围后，可向下吊运小型挖掘机。

3.4施工监测

基坑监测包括对环境的保护监测和对本围护体系的安全监测，及时预报(如表2)施工过程中可能出现的问题，通过信息反馈指导施工，防止意外事件的发生。一旦监测值超出控制指标，施工单位应会同业主、监理单位及设计单位一-起进行原因分析,并考虑采取相应的控制位移及沉降的措施。本工程监控量测由业主委托第三方对基坑开挖深度两倍以内，即约30米以内的建筑物必须实施跟踪监测工作，及时掌握监测对象的动态变化信息，确保监测对象及施工安全。

通过拉森钢板桩作为基坑围护结构及基坑内轻型井点降水与逆作法施工工艺的结合，有效的解决城市复杂环境下地下人防工程的施工，为类似工程提供基础。

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