地下綜合管廊基坑二次開挖支護采用鋼板樁+預應力錨索形式技術研究

孫智堅 劉保晨

摘要： 為保證北京市市委相關部門2017年投入使用，提高行政辦公區(qū)市政基礎設計建設水平，提升北京城市副中心市政配套品質(zhì)，同時響應國家加速推廣城市地下綜合管廊西建設要求，規(guī)劃在行政辦公區(qū)及周邊市政基礎設施建設中建設綜合管廊。本文主要對地下綜合管廊基坑二次開挖支護采用鋼板樁+預應力錨索形式技術進行研究。

Abstract： In order to ensure the relevant departments of Beijing Municipal Party Committee put into operation in 2017， improve the design and construction level of municipal infrastructure， improve the supporting quality of Beijing municipal sub-centers， in response to the state's requirement of accelerating the construction of the urban underground integrated pipe network in the west， it plans to build a integrated pipe gallery in the administrative office area and municipal infrastructure. This paper studies on the secondary excavation and support of underground integrated pipe gallery with the technique of steel sheet pile + prestressed anchor cable.

關鍵詞： 地下綜合管廊；基坑二次開挖；支護；鋼板樁+預應力錨索；技術研究

Key words： underground integrated pipe gallery；secondary excavation of foundation pit；support；steel sheet pile + prestressed anchor cable；technical study

中圖分類號：TU990.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）10-0141-03

1 工程概況

北京城市副中心行政辦公區(qū)緊鄰東六環(huán)路，地處運潮減河與北運河之間，包括市委、市政府、人大、政協(xié)及相關委辦局在內(nèi)。北京市第十一次黨代會上明確提出“落實聚焦通州戰(zhàn)略，打造功能完備的城市副中心，盡快發(fā)揮新城對區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的帶動作用”。行政辦公區(qū)為城市副中心內(nèi)重要的政治功能核心區(qū)域，將成為引領未來北京城市建設的標桿。

為保證市委相關部門2017年投入使用，提高行政辦公區(qū)市政基礎設計建設水平，提升北京城市副中心市政配套品質(zhì)，同時響應國家加速推廣城市地下綜合管廊西建設要求，規(guī)劃在行政辦公區(qū)及周邊市政基礎設施建設中建設綜合管廊。

行政辦公區(qū)啟動區(qū)綜合管廊工程包括政通西路、勤政西路、勤政東路、政通東路、宋梁路、規(guī)劃一路、政通北街、勤政街、勤政東街共9條道路下的綜合管廊；干線管廊總長約 9.8 公里，共分七個標段，本工程為第三標段該試驗在北京城市副中心行政辦公區(qū)啟動區(qū)綜合管廊（三標段）工程進行。建設單位是北京新奧集團有限公司，設計單位是北京市政設計研究總院，監(jiān)理單位北京雙圓工程咨詢監(jiān)理有限公司。

本標段管廊干線在政通東路正下方，運河東大街至玉帶河大街處原混凝土瀝青路面需翻修，政通東路（政通北街-通胡路）管廊為單層四孔現(xiàn)澆鋼筋混凝土封閉框架結(jié)構，局部有夾層，艙體總寬度15.35m，艙內(nèi)凈高3.4m，夾層凈高2.2m；艙體包括能源艙、電力艙、水信艙、燃氣艙，局部有下沉節(jié)點或上返節(jié)點兩層結(jié)構。

2 基坑支護鋼板樁設計

城市地下綜合管廊基坑較深，基坑周邊場地狹小，遇到下沉分支節(jié)點施工需要基坑二次開挖，根據(jù)圖紙設計原設計為鋼筋混凝土短樁，此工藝在施工過程中施工難度大、施工周期長、阻礙管廊的標準段主廊施工，地質(zhì)資料及現(xiàn)場情況說明不宜采用自然放坡開挖，且考慮到基坑完成后將對周圍建筑物有不利影響，基坑必須采取支護措施，先支護、后開挖。擬采用700*300*13*24 H型鋼鋼板樁作為基坑圍護體系，樁長12m，嵌入基坑底土體8m。在預定開挖的深基坑四周根據(jù)設計要求通過捶打或振動打樁的方法將鋼板樁打入設計深度的土層中，樁頂部標高低于主廊墊層底標高500mm，鋼板樁施工完畢后，在鋼板樁靠主廊土體一側(cè)打入2150*4500*20mm鋼板，鋼板上口與樁上口平齊，從樁頂下返0.4m采用雙拼H型鋼焊接鋼腰梁；在鋼腰梁施工完成后按照設計的開挖深度分層進行土方開挖，當挖至設計深度時，進行錨索施工，所述的錨索施工的步驟為：①在已經(jīng)施工完成的支護鋼板上開孔，基坑側(cè)壁按照錨索設計的長度，間距進行錨索的鉆孔、錨桿體安裝、灌漿施工；②將腰梁與鋼板樁之間采用焊接連接，如果鋼板樁和腰梁之間有縫隙，在縫隙間采用楔形鋼墊墊牢，然后將腰梁、楔形鋼墊以及鋼板樁之間連接密實，確保鋼板樁整體受力；③當錨桿體強度大于15MPa時，對錨桿體進行張拉，鎖定錨索。在基坑適當位置設置排水溝，用以攔截地表水，并排出場外，基坑底部沿支護樁側(cè)用砌塊砌筑臨時排水溝，基坑底部各拐角點設置集水井，用以排除基坑內(nèi)積水。

2.1 基坑支護鋼板樁的主要技術參數(shù)及技術要求

鋼板樁材料采用12m/700*300*13*24 H型鋼，材料要求鋼板樁進場的工字鋼及所使用的鋼板需進行外觀檢驗及樁身缺陷矯正；施打前工字鋼咬口處宜涂抹黃油以保證施打的順利。 打樁作業(yè)要求宜選擇對周圍影響較小的振動錘施打；為保證樁的垂直度選用屏風式打入法。

2.2 基坑支護鋼板樁施工

2.2.1 鋼板樁施工工藝流程

鋼板樁的打設雖然在基坑開挖前已完成，但整個板樁支護結(jié)構需要等分支下沉節(jié)點結(jié)構施工和回填完成后，在許可的條件下才算完全結(jié)束。

鋼板樁施工步驟：

①打樁前，對鋼板樁逐根檢查，剔除連接鎖口銹蝕、變形嚴重的鋼板樁，不合格者待修整后才可使用。在鋼板樁的鎖口內(nèi)涂油脂，以方便打入拔出。

②測量放線：根據(jù)北京城市副中心行政辦公區(qū)啟動區(qū)地下綜合管廊基坑支護圖紙使用全站儀釋放鋼板樁位置線，確定無誤后進行施打。在插打過程中隨時測量監(jiān)控每根樁的斜度不超過2%，當偏斜過大不能用拉齊方法調(diào)正時，拔起重打。

③先用吊車將鋼板樁吊至插樁點處進行插樁，插樁時鎖口要對準，每插入一根即套上樁帽使用履帶式高頻液壓振動打樁機輕輕錘擊。在打樁過程中，為保證垂直度，用兩臺經(jīng)緯儀在兩個方向加以控制。為防止鎖口中心平面位移，在打樁進行方向的鋼板樁鎖口處設卡板，阻止板樁位移。

④鋼板樁分4次打入，第一次由12m高打至4m，第二次打至8m，第三次打至10m，第四次打至設計標高。打樁時，開始打設第一、二根鋼板樁的打入位置和方向要確保精度，每打入1m測量一次。

⑤使用H型鋼板樁垂直就位，待樁穩(wěn)定、位置正確并垂直后，再振動下沉。每根鋼板樁每下沉4m、8m、10m、12m的位置，停振檢測樁的垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差，及時糾正，在此施打過程中同時做好基坑四周的監(jiān)測工作。

⑥為加強鋼板樁墻的整體剛度，沿鋼板樁靠土側(cè)墻打入鋼板，防止流沙的坍塌，鋼板型材為Q235 2150*4500*20mm。根據(jù)圖紙設計從管廊主廊墊層底下返400mm標高處設置一道預應力錨索，錨索長度L=11m，錨固段長度為6m，錨索水平間距為1.5m。錨索由3s15.2鋼絞線組成，鎖定值為100kN，設計值為175kN。

⑦在靠基坑一側(cè)設置鋼腰梁一道，通過錨索固定于原已打好的鋼板樁樁身上，鋼腰梁由2根28a工字鋼通過連接綴板雙拼而成，連接綴板使用Q235 300*100*8厚的鋼板間距1500mm與工字鋼焊接形成一個整體，雙拼工字鋼之間預留80mm寬的縫隙。

⑧錨索已施工完成，待注漿漿體強度達到設計張拉強度時進行錨索張拉。張拉合格后進行分支下沉節(jié)點基坑內(nèi)的土方開挖工作。

⑨拔樁，待地塊分支下沉節(jié)點結(jié)構驗收合格后組織基坑回填工作。在基坑回填至主廊標準段基礎墊層設計標高時開始鋼板樁拔出工作。

2.2.2 鋼板樁的吊運及安裝

2.2.2.1 裝卸鋼板樁宜采用兩點吊。吊運時，每次起①吊的鋼板樁根數(shù)不宜過多，并應注意保護鎖口免受損傷。吊運方式有成捆起吊和單根起吊。成捆起吊通常采用鋼索捆扎，而單根吊運常用專用的吊具。

2.2.2.2 鋼板樁堆放：鋼板樁堆放的地點，要選擇在不會因壓重而發(fā)生較大沉陷變形的平坦而堅固的場地上，并便于運往打樁施工現(xiàn)場。堆放時應注意：

①堆放的順序、位置、方向和平面布置等應考慮到以后的施工方便；

②鋼板樁要按型號、規(guī)格、長度分別堆放，并在堆放處設置標牌說明；

③鋼板樁應分層堆放每層堆放數(shù)量一般不超過5根，各層間要墊枕木，墊木間距一般為3-4m，且上、下層墊木應在同一垂直線上，堆放的總高度不宜超過2m。

鋼板樁安裝注意以下幾點：①確定鋼板樁樁位無誤后起吊、就位。②根據(jù)現(xiàn)場實際情況試打第一根鋼板樁，觀察其進入土層的速度及樁身的垂直度。（使用兩臺經(jīng)緯儀）③在鋼板樁施打過程中必須觀察四周基坑是否有位移情況，做到實時監(jiān)測。

3 結(jié)束語

通過上述實踐證明鋼板樁與預應力錨索復合支護的構造方法應用在地下綜合管廊深基坑中地塊分支下沉節(jié)點基坑支護具有良好的效果。具有占用場地小、施工速度快、比傳統(tǒng)混凝土灌注樁更經(jīng)濟適用。通過現(xiàn)場的實際監(jiān)測及信息化施工技術的優(yōu)點，極大的提高了對深基坑二次開挖過程中基坑支護的安全可靠性及縮短施工周期。同時在本工程中也很好的利用了預應力錨索在注漿漿體中加入ANG-管道壓漿劑縮短了水泥的凝固時間，達到了預應力錨索提前張拉的效果。最終本工程經(jīng)過精心設計及優(yōu)化施工，在綜合管廊分支下沉節(jié)點基坑支護完工后，通過了重載及雨季的雙重考驗，基坑的水平位移及沉降均在設計規(guī)范允許的范圍之內(nèi)，同時主廊基坑的沉降及位移均也在可控范圍之內(nèi)。基坑工作狀態(tài)良好，這說明鋼板樁和預應力錨索復合基坑支護形式是比較合理的、可行的，進而解決了城市地下綜合管廊的基坑二次開挖支護難、施工周期長的問題，并且為社會創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益及社會效益。

參考文獻：

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