粉砂巖及泥巖地區密集型住宅小區鋼板樁施工技術

劉軍強 陶富錄 彭媛 陸征宇

【摘 要】粉砂巖及泥巖地區工程施工中，對施工技術的要求相比普通地基要求更高。高度發育的粉砂巖厚層構造用手摸砂感明顯，遇水極易軟化，巖芯主要呈散砂狀，夾少量短柱狀、碎塊狀，裂隙發育，屬極軟巖;泥巖則稍具滑膩感，遇水易軟化，局部夾粉砂質泥巖、泥質粉砂巖，巖芯呈短、長柱狀，巖芯較完整，取芯率約80%，屬極軟巖。在寸土寸金的住宅開發時代，研究在粉砂巖及泥巖同時存在的極軟巖地區使用鋼板樁施工技術，具有較強的實用性，使用本施工技術能克服地質上的劣勢，使建筑施工過程更加安全和高效。

【關鍵詞】粉砂巖;泥巖;密集型住宅小區;鋼板樁

1 工程概況

某工程共5棟樓，1號、2號、3號樓為32層普通住宅，高98.69 m，4號樓為23層公寓，高99.45 m，5號樓為3層低層住宅，高10.5 m。地下兩層，主要功能為地下車庫（部分車庫兼做人防二等人員掩蔽所）、設備用房等。

2 基坑地質概況

2.1 本工程粉砂巖特性

灰白色、淺黃色，稍濕，全風化，稍密，粉砂質結構，，巖體質量等級為Ⅴ級，本層做標準貫入試驗13次，修正后最大值為37.6擊，最小值為24.1擊，標準值為28.0擊左右。粉砂巖在該地區大量分布，一般厚度為1.60～12.6 m，綜合計算平均層厚8.83 m。

2.2 本工程泥巖特性

經過貫入試驗得知，本工程的泥巖修正后最大值為37.0擊[1]，最小值為32.9擊，標準值為34.3擊。取原狀土樣15組，壓縮系數為0.069～0.183 MPa-1，平均值為0.107 MPa-1[2]，屬低壓縮性土;該層場地范圍內廣泛分布，層厚3.20～12.70 m，平均厚度為6.58 m。

3 鋼板樁概況

本工程擬采用的拉森鋼板樁主要用于化糞池基坑的支護，開挖區域北側緊鄰市政道路，南側為本工程地下室外墻。化糞池基坑共2個，基坑1位于30～31軸交R軸+4 000，基坑2位于16～18軸交R軸+4 000，開挖深度為4.5 m，成品化糞池為長度為9.5 m、直徑為3.2 m的圓柱。

根據本工程《巖土工程詳細勘察報告》，基坑1區域開挖周圍為強風化泥巖④，坑底以下為強風化泥巖④;基坑2區域開挖周圍為全風化粉砂巖③，坑底以下有一層4 m左右的強風化泥巖④，再往下為全風化粉砂巖③。

結合現場實際情況，北側市政道路已施工完畢投入使用，為安全起見，基坑1和2北面均擬采用9 mⅢ型拉森鋼板樁進行支護（鋼板樁規格有6 m、9 m、12 m），支護寬度為15 m，東西兩側采用放坡開挖。

根據規范要求，采用懸臂式支護結構的嵌固深度除滿足計算要求外，還應不小于0.8倍的開挖深度，即3.6 m。由于鋼板樁的施工工藝采用振動沉樁的方法無法植入強風化泥巖中足夠的深度和達到規范要求的嵌入深度，因此鋼板樁施工前還要進行引孔，采用小型旋挖機進行引孔9 m，否則強行施打將會導致機械超負荷作業造成液壓管爆裂或樁身變形等[3]。

開挖平面圖和開挖剖面圖如圖1和圖2所示。

4 施工準備

4.1 施工技術準備

開挖前應組織項目部及專業人員對支護施工進行商討，選擇合理的支護形式，為支護施工提供科學指導。

在施工的前期階段，組織項目工程部、技術部人員熟悉圖紙和地質情況，對支護施工過程中的重點、難點進行反復研究確認，與現場施工人員提前進行三級交底工作，預防事故發生，保證工程質量。

4.2 施工作業條件

依據圖紙的控制點對本工程軸線及基坑范圍進行復核，并將監測點引至坑邊，作為基坑監測的標準控制點。進行定位放線，放出各個基坑的邊線，檢查支護施工機械及材料的準備情況。與土方開挖隊伍、監測單位等協調配合，為支護施工和后期監測提供有利條件。

4.3 主要施工機械、勞動力及材料準備

為保證支護的順利施工，需組織足夠的勞動力、機械、材料等，根據施工要求進行配備，具體見表1～表3。

5 支護方案

通過對勘探資料的研究，并參考基坑深度及周圍場地數據，決定對化糞池的基坑采取鋼板樁圍堰，進而保證工程的質量和安全。

基坑開挖深度為4.5 m，采用拉森Ⅲ型鋼板樁進行圍護兼止水，單塊鋼板長9 m，寬0.4 m，鋼板樁錨入土層深度至少3.6 m。基坑下部土為強風化泥巖，需先進行引孔。綜合考慮預留一定的操作空間和觀察鋼板樁的變形情況，基坑外壁外廓500 mm作為鋼板樁[4]。

6 鋼板樁施工及技術要求

6.1 鋼板樁施工準備

鋼板樁沉樁施工前先試樁，同時做好檢驗工作。

外觀檢驗包括表面缺陷、長度、寬度、厚度、高度、端部矩形比、平直度和鎖口形狀等內容。

裝卸鋼板樁宜采用兩點吊，起吊時要遵守吊車操作規定。

6.2 鋼板樁支護施工

本工程Ⅲ拉森鋼板樁截面模數W=2 410 cm3，[σ]=200 N/mm3，單位重量g=60 kg/m，規格為400 mm×125 mm×13 mm。其中，異型樁焊接制作的標準如下：所有的鋼板樁按統一標準測量，其彎曲度不大于1.1 L/1 000=22 mm，本處的彎曲度指的是軸線方向彎曲度，翹曲不大于2.25 L/1 000=45 mm，本處的翹曲指的是法線方向。同時，要根據施工現場地質資料，確定選用長度為9 m的鋼板樁。

施工順序：根據圖紙測量定位→放線→打入鋼板樁→對基坑進行開挖→使用鋼進行支護→按照標準進行基礎砌磚→回頂鋼管→進行土方回填作業→最后拔出鋼板樁。

6.3 鋼板樁施打的主要技術要求

采用單根打入法施打鋼板樁。

同一規范的鋼板樁長度的垂直偏差應當小于2%，其中閘前部分不能多于2.5%，同時應對樁的上半部分的孔洞進行封堵，保證不發生滲漏。其中鋼板樁的最終高程誤差范圍是-10～5 cm。

如果工程所在地與既有建筑物非常接近，需要特別注意，單獨的鋼板樁打樁的連續時間不能超過20 min，同時不能從中間開始，應從距離既有建筑物的近端開始打，只有這樣，才能保證施工質量和安全，同時在施工的過程中要加強施工的監測，注意保留好施工的相關圖片及文字資料備查。

7 土方開挖

土方開挖應遵循圖紙設計要求，對已經放線的地方要按照線路指示，在整個過程中要注意開挖的穩定性和安全性，杜絕安全事故的發生。同時，挖出的廢料應當立即運往指定場地，不能進行而二次或多次轉運。在土方填筑的時候，要注意使用原來的土進行回填，嚴禁使用來歷不明的土回填。

8 拔樁

在對指定的基坑進行回填作業后，必須及時拔掉鋼板樁，加快材料的周轉速度。在對鋼板樁進行拔出作業前，要認真研究拔出的順序和時間，不能過快也不能過久，同時要對余下的孔洞進行處理。如果不及時回填孔洞，可能會因為拔樁引發土壓力變化，使得地面發生位移和沉降，給整個施工過程帶來安全隱患，也會影響原有樁身體及附近建筑物的安全。在拔出鋼板樁的過程中，盡量不要帶出周圍泥土。

8.1 拔樁方法

對比多個拔樁方法，最終決定使用振動錘拔出法，利用特殊震動錘物理動能產生的強迫震動力干擾土質，同時對周圍土的黏聚力產生破壞，最終克服摩擦力，配合吊車的上升吊力使鋼板樁得以拔出。

8.2 拔樁時應注意的事項

8.2.1 拔樁起點和順序

對封閉式鋼板樁墻，拔樁起點應離開角樁5根以上。可根據沉樁時的情況確定拔樁起點，必要時也可用跳拔的方法。拔樁的順序最好與打樁時相反。

當遇到封閉式的鋼板墻時，拔起點要求更高，需要離角樁5根或者5根以上。同時，可以根據當時入樁的情況重新規劃，應該設置成拔的順序與打的順序相反。這樣的成樁效果最好。

8.2.2 振打與振拔

在進行拔出作業時，要先用特定的振動錘把樁的鎖扣泥土震下來，同時進行清理作業，減少黏連，同時在震動的同時緩慢拔出，針對特別難拔出來的鋼板樁，要先用柴油錘震下200 mm左右，同時利用振動錘交替震動捶打。起重機應隨振動錘的啟動而逐漸加荷，起吊力一般略小于減振器彈簧的壓縮極限。

8.2.3 鋼板樁土孔處理

對拔樁后留下的樁孔采用填入法回填，應使用附近土壤。

9 結語

粉砂巖及泥巖地區密集型住宅小區鋼板樁施工技術為我們翔實地展示了地質較差地區的多樁密集型施工場景，利用打鋼板樁和鋼支撐支護再到最后拔鋼板樁，一系列流暢的施工節奏大大提高了工程的施工質量，同時保證了施工項目的安全性，該施工技術非常適合在類似地區推廣，具有較高的社會效益及經濟效益。

參 考 文 獻

[1]陳頁開，汪益敏，徐日慶.剛性擋土墻主動土壓力數值分析[J].巖石力學與工程學報，2004，23（6）：989-995.

[2]王元戰，李新國，陳楠楠.擋土墻主動土壓力分布與側壓力系數[J].巖土力學，2005，26（7）：1019-1022.

[3]應宏偉，蔣波，謝康和.考慮土拱效應的擋土墻主動土壓力分布[J].巖土工程學報，2007，29（5）：717-722.

[4]周健，彭述權，樊玲.剛性擋土墻主動土壓力顆粒流模擬[J].巖土力學，2008，29（3）：629-638.