SP-U 钢板桩在市政工程建设基坑支护中的应用
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［摘要］通过工程实例，论述sp-u 钢板桩在市政工程建设基坑支护中的应用
［关键词］SP-U钢板桩市政工程基坑支护
在市政工程既有道路维修改造尤其是大型给排水管道、下穿通道桥等项目施工过程中，普遍存在的难点是原有道路的交通不能完全中断，致使施工场地十分有限，而且工期要求紧，市政道路地下管线的分布一般比较复杂，道路两侧周围的建筑物基础形式不一，结构参差多变，给市政工程施工时基坑支护带来很大麻烦，本文结合西安市玉祥门通道桥工程施工，对SP-U钢板桩首次在西安地区市政基坑支护工程中的应用作相应的探讨。
1、工程概况
1.1、工程简介
玉祥门立交下穿通道桥，南北方向机动车道以箱涵形式下穿该交叉口，下穿主体结构由单孔箱涵构成，净宽均为16米，下穿主体结构总长205米，分段为：20米～10米，主体结构南北两侧箱涵设U型槽与道路挡土墙连接，净宽16米，其中南侧U型槽长度120米，北侧U型槽长度125米，通道总长450米，最深开挖深度10米，开挖宽度21米。
1.2、工程地质
拟建立交场地地层自上而下依次由第四系全新统人工填土(Q4 m1)、上更新统风积(Q3eol)黄土、残积(Q3e1)古土壤和冲积(Q3al)粉质粘土组成。从上到下分5个工程地质层。
2、钢板桩的选用
钢板桩施工的主要机械为振动锤及相应的起吊设备,振动锤与拉森钢板桩呈刚性连接,依靠锤内偏心块产生上下振动,强迫与之接触的土体发生振动,大大降低土体的沉桩阻力,从而使拉森钢板桩在自重及振动锤的压重作用下顺利沉入土体。
2.1、原设计采用SP-U 750钢板桩，断面尺寸为750×220，桩长12米、15米两种。通过对上海宜伦、上海安然、山东泰安科诺、天津诚泰等从事钢板桩租赁的供货商进行了解，SP-U 750钢板桩国内市场存货量很少，不能满足施工需求，目前市场大量运用的是SP-U 400钢板桩钢，断面尺寸为400×170，适用于黄土及粘土地质。支撑钢管:型号采用ф508x10，单位重123kg/m；支护围檩：2I45c+2δ20，单位重298.9kg/m。
另外通过对两种钢板桩的插打对比，SP-U 750单片尺寸较大，在土体中摩阻力较大难于插打，进度太慢，不能满足本工程的工期要求，而SP-U 400截面面积较小，土体对单片钢板桩的摩阻力较小，单片钢板桩相对刚度较大，易于贯入土体，能满足施工需求，
2.2、打拔桩设备
施工机械采用40T履带吊车，配合振动锤及250KW专用发电机。振动锤型号：DZ90型，电动机功率90千瓦，激振力677KN，允许拔桩力300KN，桩锤质量5.86T。
3、支护方案
明挖现浇工序为：施工准备钢板桩支护基坑开挖支撑箱涵及U型槽基础箱涵及U型槽主体施工回填拔支护桩恢复路面。
以环岛内（第一区段：K0+400～+495）插打钢板桩为例：基坑深度8.7-10.0米，施工前先将开挖宽度范围内的各类市政管线迁移至施工范围以外，插打前在钢板桩线位上沿插打方向开挖探沟，确保插打或基坑开挖时不会损坏各类市政管线。
钢板桩插打结束后分层开挖，先行开挖2.0米，在-1米处安装第一道支撑，继续开挖至-7.5米后，在-6米处安装第二道支撑，支撑间距5×5米。桩长、内支撑形式参照设计院建议及施工实际情况验算后组织专家组进行论证后实施。
钢板桩从环岛中间位置开始打入第一片，然后逐步向两边插打，最初的一、二片钢板桩的打设位置和方向要确保精度，以起到参照物的作用，每完成3米测量校正1次，确保在同一直线上。
3.1、钢板桩施工方案
3.1.1、 施工准备
首先在板桩堆放基地对钢板桩进行分类、整理，选用同种型号的板桩，进行弯曲整形、修正、切割、焊接，整理出施工需要的型号、规格、数量的钢板桩。钢板桩进场前需要检查整理，发现缺陷随时调整，整理后在运输和堆放时尽量不使其弯曲变形，避免碰撞，尤其不能将连锁口碰坏。桩打入前将桩尖处的凹槽底口封闭，避免泥土挤入，锁口宜涂以黄油或其它油脂，对锁口变形、锈蚀严重的钢板桩，整修矫正。转角处采用90度的转角桩。
3.1.2、钢板桩打入
①、施工放样与定位
a、将施工区域控制点标明并经过复核无误后加以有效保护。
b、在钢板桩上焊接围檩和钢板，用围檩来保证打出的钢板桩在一条直线上，支撑钢管通过连接围檩来支撑钢板桩，以保证钢板桩的稳定。
②、钢板桩打入总体施工流程
钢板桩插打：先在环岛内（第一区段：K0+400～+495）插打钢板桩，钢板桩从环岛中间位置开始打入第一片，然后逐步向两边插打，最初的一、二块钢板桩的打设位置和方向要确保精度，以起到参照物的作用，每完成3米测量校正1次，确保在同一直线上。
开挖：钢板桩插打时同步进行降水井降水，钢板桩插打完成后基坑在东西两侧分段进行开挖。钢板桩插打前先切割路面，用挖掘机挖去路面坚硬的结构层，钢板桩插打结束后分层开挖，先行开挖2.0米，在-1米处安装第一道支撑，继续开挖至-7.5米后，在-6米处安装第二道支撑后挖至设计标高，支撑间距5×5米。
③、钢板桩打入施工工艺
a、吊车停在离打桩点的附近，侧向施工，便于测量人员观察，挂上振动锤，升高，理顺油管及电缆。
b、锤下降，开液压口，拉一根桩至打桩锤下，锁口抹上油，起锤。
c、对准桩与定位桩的锁口，锤下降，靠锤与桩自重压桩至一定深度不能下降为止。
d、试开打桩锤30秒左右，停止振动，利用锤惯性打桩至坚实土层，开动振动锤打桩下降，控制打桩锤下降的速度，尽可能的使桩保持竖直，以便锁口能顺利咬合，提高止水能力。
e、打桩至设计高度前40cm时，停止振动，振动锤因惯性继续转动一定时间，打桩至设计高度。
f、松开液压夹口，锤上升，打第二根桩，以此类推至打完所有桩。
④、施工注意事项
a、导向桩打好之后，以槽钢焊接牢固，确保导向桩不晃动，以便打桩时提高精确度。
b、线桩插打，钢板桩起吊后人力将桩插入锁口，动作缓慢，防止损坏锁口，插入后可稍松吊绳，使桩凭自重滑入。
c、钢板桩振动插打到小于设计标高40cm时，小心施工，防止超深发生。
d、封口时，精确计算异形钢板桩的尺寸，确保止水质量。
⑤、抽水与支撑
a、钢板桩封闭后进行积水井降水抽水，抽水过程中应严格控制抽水速度和抽水高度，并在积水井顶端设置一道安全围挡。
b、当抽水达到预定的深度后，应及时加支撑防护，钢板桩全部焊接牢固到导向钢板上。
c、考虑到本工程施工场地很小，水下地质情况较差，周围动荷载和主动土压力较大，因此决定在基坑内部采用Ф508×10mm的钢管桩做成骨架进行支撑，以保证安全，第一层支撑距地面-1米，第二层支撑距地面-6米。
d、钢板桩支护止水完成后，进行基底清理工作，在基坑边适当位置设降水井，周边做排水沟，用水泵降水至钢板桩底以下0.5米。
3.1.3 质量保证措施
①、钢板桩质量要求
a、桩的垂直度控制在1%以内；
b、桩底高程误差控制在10cm左右；
c、沉桩要连续，不允许出现不连锁现象；
d、桩的平面位移控制在15cm以内。
在使用拼接接长的钢板桩时，钢板桩的拼接接头不能在同一断面上，而且相邻桩的接头上下错开至少2m，所以，在组拼钢板桩时要预先配桩，在运输、存放时，按插桩顺利堆码，插桩时按规定的顺序吊插。
②、基坑开挖及钢板桩支护质量保障措施：
a、基坑开挖前根据施工图提供开挖范围测量放线，同时探明开挖范围内管线，对桩位处管线进行迁移，并在边线每20m设置基线桩。
b、根据提供钢板桩型号合理选择打桩机械，打桩时保证钢板桩入土深度及垂直度。
c、支撑系统施工必须严格按照先支撑后开挖的原则，钢板桩施工完成后，开槽设置支撑系统，钢支撑与基槽土之间空隙应采用砂砾回填密实。
d、钢围檩应按设计要求，安装在同一水平线上，在实际施工中由于各种原因导致钢板桩不能和内支撑紧贴,有缝隙,为使受力均匀,应在小空隙中打入木楔，在大空隙中焊钢板顶住，另外施工机械要尽量远离基坑作业。
e、支撑体系施工完成后，开挖基坑土方，土方挖至基底后应立即施工底板，并同时设置底板与钢板桩之间的砼支承层，要求支承层紧抵钢板桩，不留任何间隙，但应做好支承层砼与钢板桩的隔离措施。
f、支承层及地下通道底板达到设计强度后方可拆除支撑系统。
g、基坑开挖采用挖掘机分层均匀开挖，自卸车运输至指定弃土位置，每层开挖高度不宜超过2～3m。防止开挖设备碰撞支护结构，避免扰动基层原状土，严禁将土方堆于基坑周围。
h、基坑开挖时应对基坑稳定性、周围建筑物的变形进行观测，基坑稳定性观测主要内容包括：基坑土体的位移、沉降等内容。
4、结束语
实际施工效果表明，在旧城区主要道路进行深基坑开挖施工，地下管线错综复杂，若采用大开挖的方法，对管线的保护较为困难，万一发生意外，后果不堪设想，采用这种支护方法后，可以起到保护作用，易于地下管线的支护。基坑开挖及主体结构施工期间可以通过变形观测对钢板桩的位移进行有效控制，容易保证基坑安全，与其他支护方式相比具有施工进度快、更安全、占地空间小等优点，另外钢板桩可以重复使用，但缺点是钢板桩材料一次性投入费用高，占用流动资金多，因此钢板桩投入数量和周转次数等问题必须结合工期要求认真分析，经过技术经济比较后方可决定。