工字鋼樁在排水管道深溝槽支護(hù)中的應(yīng)用

賴參森，欒 闖，王 瑞

（天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津市 300051）

0 前言

城市排水管道施工過(guò)程中，因?yàn)榈缆穬蓚?cè)現(xiàn)狀建筑物的限制，常規(guī)的排水溝槽開挖方法出現(xiàn)的問(wèn)題越來(lái)越大，特別是對(duì)于管道埋深較大，地質(zhì)條件不好地區(qū)排水管的基槽開挖，這些問(wèn)題尤其突出。

開槽鋪設(shè)預(yù)制成品管是目前國(guó)內(nèi)外市政排水施工的主要方法。開槽施工又分有支護(hù)和無(wú)支護(hù)溝槽開挖。有支護(hù)溝槽內(nèi)容包括支撐形式、結(jié)構(gòu)，支拆方法。不開槽管道施工方法是相對(duì)于開槽管道施工方法而言的，通常也稱為暗挖施工方法。市政公用工程常用的有頂管法、盾構(gòu)法、淺埋暗挖法、地表式水平定向鉆法、夯管法等施工方法。相對(duì)于開槽鋪管而言，不開槽管道施工對(duì)施工機(jī)具要求較高，工程投資較大。

1 工程慨況

工程為天津臨港工業(yè)區(qū)市黃河道排水工程，道路長(zhǎng)度約2257 m。污水管道位于設(shè)計(jì)道路中心線兩側(cè)17.5 m處，管道直徑為d800 mm、d1000 mm，地面高程為4.254～5.447 m（大沽水平），原為淺海地區(qū)，經(jīng)吹填而成，表層為人工填土層，層厚1.40～2.80 m，表層填土填墊年限小于5 a。場(chǎng)地地下水埋深0.7～1.9 m，地下水水位標(biāo)高為3.17～4.72 m。

2 深基槽支護(hù)方案

排水管道平均埋深8.5 m，槽底寬3 m，勘測(cè)結(jié)果顯示開挖范圍內(nèi)土質(zhì)較軟，挖深范圍內(nèi)有較厚的淤泥質(zhì)土層。為減小對(duì)地下土層的擾動(dòng)，應(yīng)減小對(duì)周圍地塊的開挖，采用減載加工字鋼樁支護(hù)的組合槽方案，結(jié)合大口井排水降低溝槽內(nèi)地下水位。

2.1 溝槽分兩階段開挖

第一階段：先在溝槽放坡開挖的范圍內(nèi)鏟除1 m左右深雜填土，進(jìn)行3.5～4.0 m減載，如圖1、圖2所示，采用放坡開挖，邊坡為1∶2或1∶1。

第二階段：挖土卸載達(dá)到要求后打入工字鋼樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，然后開挖至設(shè)計(jì)高度（見(jiàn)圖3）。

2.2 大口井降水方案

大口井采用內(nèi)徑500 mm無(wú)砂混凝土井壁，每10 m設(shè)置一口，沿工字鋼樁兩側(cè)均勻布置（大口井離工字鋼樁外側(cè)2 m），大口井深15 m（從工字鋼樁頂至井底），待井內(nèi)水位降至槽底以下1 m后進(jìn)行基槽第一步開挖（見(jiàn)圖4）。

3 施工方法

3.1 施工準(zhǔn)備

在施工前，聯(lián)系建設(shè)單位和其他相關(guān)部門，明確沿線地下管線及障礙物，做出現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)記錄。在施工時(shí)，明確各個(gè)障礙物的位置、深度，并做出準(zhǔn)確標(biāo)識(shí)。根據(jù)施工圖及現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)資料，做好施工放線。施工放線必須包括附近各種管道中線、大口井中心、溝槽兩側(cè)工字鋼樁中線、污水管道中心線、交叉管線，過(guò)路口時(shí)各種管線位置均要做好詳細(xì)長(zhǎng)久性標(biāo)示，并且做好詳細(xì)記錄。

3.2 大口井降水

井筒的沉設(shè)方法采用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔，孔徑比井管外徑（包括過(guò)濾層）大25 cm。井筒的底部用草袋片和粗砂礫石作反濾層，厚度約20 cm。井筒與井孔之間的空隙，用粗砂、礫石等濾料回填至地下水位。地下水位以上用粘土回填。大口井施工完成后應(yīng)立即進(jìn)行排泥及試抽水，防止淤塞。在大口井開始抽水至基坑回填到地下水位前，不得中斷抽水。大口井停止抽水后，應(yīng)立即拆除抽水設(shè)備，同時(shí)拔出井筒，立即將井孔回填密實(shí)。

3.3 工字鋼樁的檢驗(yàn)、吊裝、堆放

工字鋼樁的檢驗(yàn)包括材質(zhì)檢驗(yàn)和外觀檢驗(yàn)，對(duì)不合要求的工字鋼樁進(jìn)行矯正，以減少打樁過(guò)程中的困難。裝卸工字鋼樁采用兩點(diǎn)吊。吊運(yùn)時(shí)，每次起吊的工字鋼樁根數(shù)不宜過(guò)多。吊運(yùn)過(guò)程中成捆起吊采用鋼索捆扎，單根吊運(yùn)采用專用的吊具。工字鋼樁堆放的地點(diǎn)，要選擇在不會(huì)因壓重而發(fā)生較大沉陷變形的平坦而堅(jiān)固的場(chǎng)地上，并便于運(yùn)往打樁施工現(xiàn)場(chǎng)。

3.4 打工字鋼樁

總體采用分段施工，每50 m為一施工段，按下游至上游順序施工，為了保證挖掘機(jī)能正常施工，工字鋼樁間距3 m。該工程選用工字鋼樁，樁與樁之間咬口銜接，工字鋼樁采用一丁一順布置。工字鋼樁打設(shè)公差標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 工字鋼樁打設(shè)公差標(biāo)準(zhǔn)

3.5 焊支撐

土方開挖至第一道支撐中心線以下50 cm處時(shí)，立即停止下挖，進(jìn)行順?biāo)问┕?，電焊機(jī)滿焊兩道在溝槽兩側(cè)工字鋼樁上。順?biāo)我笃巾樦?。順?biāo)魏竿旰?，立即支頂橫向支撐，每4m一道滿焊于順?biāo)畬?duì)焊的工字鋼上，鋼管兩端應(yīng)加焊角鋼，防止橫撐掉落。橫支撐頂于順?biāo)沃胁浚瑧?yīng)與順?biāo)未怪焙附?，并確保其處于同一水平面，嚴(yán)禁翹頭掉尾。順?biāo)畵蜗略O(shè)置托架，上部設(shè)置止滑鋼板，檢查井四角設(shè)置角支撐。每道支撐焊好后，均應(yīng)專人詳細(xì)檢查各接點(diǎn)，支撐點(diǎn)是否焊接牢固結(jié)實(shí)，確認(rèn)安全后方可進(jìn)行下道工序施工。在進(jìn)行下道工序施工時(shí)，應(yīng)注意保護(hù)各支撐，嚴(yán)禁抬壓、撞擊支撐。嚴(yán)禁支撐加載，在施工過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)觀察支撐變形情況，發(fā)現(xiàn)異常立即采取加固措施，保證支撐安全。為保證施工安全，每支護(hù)完40～50 m時(shí)，應(yīng)進(jìn)行下管施工，管道施工完后應(yīng)立即驗(yàn)收回填，保證施工安全。

3.6 拆支撐

待管道鋪設(shè)完，回填渣石至管頂40cm處時(shí)，進(jìn)行拆支撐工作。拆支撐時(shí)應(yīng)先拆橫支撐，再拆順?biāo)?。拆支撐時(shí)，必須派專人指揮順序拆割，隨時(shí)注意兩側(cè)工字鋼樁變形情況，如有異常，立即停止施工，待采取有效措施之后再進(jìn)行施工，保證拆支撐安全。

3.7 拔樁

管道鋪裝完畢后，必須按照施工圖管道回填要求對(duì)稱回填土，回填完畢后應(yīng)對(duì)稱拔出工字鋼樁，以防管道發(fā)生側(cè)移。

對(duì)拔樁后留下的樁孔，必須及時(shí)回填處理?；靥畹姆椒ú捎霉嗌胺ā?/p>

4 結(jié)語(yǔ)

目前，工字鋼樁支護(hù)方法在排水管道深溝槽支護(hù)施工中得到了很大應(yīng)用，已經(jīng)有了大量的工程應(yīng)用實(shí)例，結(jié)合筆者參與過(guò)的工程，對(duì)一些共性問(wèn)題做了一些梳理，并提出了解決辦法：

（1）打樁過(guò)程中有時(shí)遇上大的塊石或其它不明障礙物，導(dǎo)致工字鋼樁打入深度不夠，可采用轉(zhuǎn)角樁或弧形樁繞過(guò)障礙物。

（2）工字鋼樁雜填土地段擠進(jìn)過(guò)程中受到石塊等側(cè)向擠壓，其作用力大小不同，容易發(fā)生偏斜?？刹扇∫韵麓胧┻M(jìn)行糾偏：在發(fā)生偏斜位置，將工字鋼樁往上拔l.0～2.0 m，再往下錘進(jìn)，如此上下往復(fù)振拔數(shù)次，可使大的塊石被振碎或使其發(fā)生位移，讓工字鋼樁的位置得到糾正，減少工字鋼樁的傾斜度。

（3）工字鋼樁沿軸線傾斜度較大時(shí)，采用異形樁來(lái)糾正。異形樁一般為上寬下窄和寬度大于或小于標(biāo)準(zhǔn)寬度的板樁。異形樁可根據(jù)實(shí)際傾斜度進(jìn)行焊接加工，傾斜度較小時(shí)也可以用卷?yè)P(yáng)機(jī)或葫蘆和鋼索將樁反向拉住再錘擊。

（4）在基礎(chǔ)較軟處，有時(shí)發(fā)生施工時(shí)將鄰樁帶入現(xiàn)象，采用的措施是把相鄰的數(shù)根樁焊接在一起，并且在施打樁的連接鎖口上涂以黃油等潤(rùn)滑劑減少阻力。

[1]張自杰，林榮忱，金儒霖.排水工程（第四版）[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000.

[2]北京市市政工程設(shè)計(jì)研究院.給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五冊(cè)）城鎮(zhèn)排水（第二版）[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2004.

[3]張科.卸載條件下?lián)五^結(jié)合體系在基坑工程中的應(yīng)用[M].市政技術(shù)，2010，28（4）：122-125.

[4]張?zhí)煳?排水管道基坑支護(hù)[M].科學(xué)之友，2011（12）：66-67.

[5]吳旭君,鄭平,趙偉,等.濱海地區(qū)軟土地層超深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)實(shí)例[M].巖土工程學(xué)報(bào)，2010，32（7）：388-391.