复杂地质条件下拉森钢板桩挤淤自平衡支护施工方法与流程

本发明涉及建筑施工领域，具体地说是一种复杂地质条件下拉森钢板桩挤淤自平衡支护施工方法。

背景技术：

随着社会经济的不断发展，土地资源越发紧张，滩涂回填场区内建筑越来越多，而此复杂地质条件下淤泥区内的基坑支护工程成为一大难题。

技术实现要素：

本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种复杂地质条件下拉森钢板桩挤淤自平衡支护施工方法，本工法适用于流塑淤泥类软弱地质条件下的基坑支护。

本发明的工艺原理为：

由于淤泥具有不稳定性、流变性、渗透性差、强度低等特点，淤泥区基坑支护时，利用拉森钢板桩挤淤自平衡支护体系，使边坡达到稳定状态。利用拉森钢板桩阻止基坑外侧淤泥流入基坑内侧；利用强夯挤淤增强基坑内侧土体的被动土压力；同时利用边坡放坡减小基坑周边的荷载，此工法很好地解决了流塑淤泥类软弱地质条件下的基坑支护问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

复杂地质条件下拉森钢板桩挤淤自平衡支护施工方法，工艺流程：设计方案选定(专家论证)→导向槽施工→拉森钢板桩施工→基坑外放坡及喷护→基坑内换填→基坑内强夯挤淤→监测反馈。

方案优选地，s1设计方案选定步骤包括：

1.1设计方案提出

设计方案选用拉森钢板桩挤淤自平衡支护体系，采用fsp-ⅳ型拉森钢板桩，靠近基坑内侧10米范围内为强夯挤淤换填区域，挤淤厚度不小于3.0米，填料以粗颗粒为主，靠近基坑边4.0米范围内采用大块径碎石，确保换填深度，进入基础范围换填碎石粒径不宜过大，避免影响后期预制桩施工；

1.2设计可靠性保证

对设计方案的可靠性进行验算，验算完成后组织专家对基坑支护设计与方案进行论证，最终确定设计方案。

方案优选地，s2导向槽施工步骤包括：拉森钢板桩施打前，根据拉森钢板桩位置放线，开挖上口宽4.0m、下口宽2.0m的沟槽至钢板桩桩顶标高下300mm。

方案优选地，s3拉森钢板桩施工步骤包括：

3.1钢板桩施打方法

当土质较好、无大石块等杂物的情况下，选用屏风式打入施工，当土质中含有较多大石块及不明障碍物时，采用逐根打入小幅度反复振拔施工；

3.2小幅度反复振拔施工

钢板桩杂填土地段挤进过程中，受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔1.0～2.0米，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度；

3.3拉森钢板桩再利用

基坑内回填土回填至钢板桩顶标高下300mm后，开始钢板桩拔出施工。

方案优选地，s4基坑外卸载施工步骤包括：

采用挖掘机进行基坑外放坡施工，土石方应分层开挖，分层开挖高度与支护阶段相对应，开挖一层支护一层，严格控制超深；土石方分段开挖及喷护长度不宜大于30m；在坡面设泄水孔，坡底设排水沟，坡顶设挡水台阶，采用普通混凝土砖砌筑；

喷射混凝土面层混凝土强度等级c20，厚度80mm，网筋采用4@200×200mm成品钢丝网；坡顶、坡面设置锚钉md0、md1(122mm)，长度1.5m，水平间距2m，以锚钉为节点横向设置114mm加强筋。

方案优选地，s5基坑内换填施工步骤包括：

钢板桩沉入至设计标高后，基坑内、外同时开挖至二级台阶标高，再进行基坑内边线处的换填；

挤淤换填区域施工采用开槽挤淤换填，开槽深度以拉森钢板桩悬臂高度小于2.5米作为控制深度，开槽后立刻回填碎石，利用挖掘机或其他大型施工设备碾压以达到挤淤效果。

方案优选地，s6基坑内强夯挤淤施工步骤包括：

开槽换填施工完成后，采用强夯法进行剩余淤泥的挤淤施工；强夯挤淤采用分仓垂直钢板桩由外向基坑内施工。

方案优选地，s7变形监测施工步骤包括：

基坑工程施工前，委托有资质的第三方检测单位进行全过程监测，要求在基坑周边布置两排水平、竖向位移监测点，第一排布置于二级坡靠近钢板桩一侧，第二排布置于坡顶部位；

布置原则，每两个位移监测点之间的距离不大于25m为宜；

监测单位按要求进行监测，并在监测完毕后及时将监测数据反馈给建设单位、设计单位、施工单位，以施工监测结果指导现场施工，进行信息反馈优化设计、动态设计。

本发明的复杂地质条件下拉森钢板桩挤淤自平衡支护施工方法与现有技术相比所产生的有益效果是：

1、本发明机械化施工，施工方便快捷，施工速度快，能较短的时间达到施工要求；

2、采用钢板桩，可周转使用，节约土地，环保无污染，符合绿色施工要求；

3、钢板桩能很好的限制基坑外侧淤泥流入基坑内，并有很好的止水效果；

4、操作安全、质量易保证，能有效降低成本。

附图说明

为了更清楚地描述本发明复杂地质条件下拉森钢板桩挤淤自平衡支护施工方法的工作原理，下面将附上简图作进一步说明。

图1为本发明复杂地质条件下拉森钢板桩挤淤自平衡支护施工方法的示意图；

附图2为拉森钢板桩+强夯挤淤基坑支护体系验算通过；

附图3为导向槽开挖截面图；

附图4为钢板桩内侧挤淤换填施工顺序图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图1-4，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的复杂地质条件下拉森钢板桩挤淤自平衡支护施工方法，其工艺流程如下：设计方案选定(专家论证)→导向槽施工→拉森钢板桩施工→基坑外放坡及喷护→基坑内换填→基坑内强夯挤淤→监测反馈。

其中s1设计方案选定步骤包括：

1.1设计方案提出

设计方案选用拉森钢板桩挤淤自平衡支护体系，采用fsp-ⅳ型拉森钢板桩，靠近基坑内侧10米范围内为强夯挤淤换填区域，挤淤厚度不小于3.0米，填料以粗颗粒为主，靠近基坑边4.0米范围内采用大块径碎石，确保换填深度，进入基础范围换填碎石粒径不宜过大，避免影响后期预制桩施工；

1.2设计可靠性保证

对设计方案的可靠性进行验算，验算完成后组织专家对基坑支护设计与方案进行论证，最终确定设计方案。

其中s2导向槽施工步骤包括：拉森钢板桩施打前，根据拉森钢板桩位置放线，开挖上口宽4.0m、下口宽2.0m的沟槽至钢板桩桩顶标高下300mm。

其中s3拉森钢板桩施工步骤包括：

3.1钢板桩施打方法

当土质较好、无大石块等杂物的情况下，选用屏风式打入施工，当土质中含有较多大石块及不明障碍物时，采用逐根打入小幅度反复振拔施工；

3.2小幅度反复振拔施工

钢板桩杂填土地段挤进过程中，受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔1.0～2.0米，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度；

3.3拉森钢板桩再利用

基坑内回填土回填至钢板桩顶标高下300mm后，开始钢板桩拔出施工。

其中s4基坑外卸载施工步骤包括：

采用挖掘机进行基坑外放坡施工，土石方应分层开挖，分层开挖高度与支护阶段相对应，开挖一层支护一层，严格控制超深；土石方分段开挖及喷护长度不宜大于30m；在坡面设泄水孔，坡底设排水沟，坡顶设挡水台阶，采用普通混凝土砖砌筑；

喷射混凝土面层混凝土强度等级c20，厚度80mm，网筋采用4@200×200mm成品钢丝网；坡顶、坡面设置锚钉md0、md1(122mm)，长度1.5m，水平间距2m，以锚钉为节点横向设置114mm加强筋。

其中s5基坑内换填施工步骤包括：

钢板桩沉入至设计标高后，基坑内、外同时开挖至二级台阶标高，再进行基坑内边线处的换填；

挤淤换填区域施工采用开槽挤淤换填，开槽深度以拉森钢板桩悬臂高度小于2.5米作为控制深度，开槽后立刻回填碎石，利用挖掘机或其他大型施工设备碾压以达到挤淤效果。

其中s6基坑内强夯挤淤施工步骤包括：

开槽换填施工完成后，采用强夯法进行剩余淤泥的挤淤施工；强夯挤淤采用分仓垂直钢板桩由外向基坑内施工。

其中s7变形监测施工步骤包括：

基坑工程施工前，委托有资质的第三方检测单位进行全过程监测，要求在基坑周边布置两排水平、竖向位移监测点，第一排布置于二级坡靠近钢板桩一侧，第二排布置于坡顶部位；

布置原则，每两个位移监测点之间的距离不大于25m为宜；

监测单位按要求进行监测，并在监测完毕后及时将监测数据反馈给建设单位、设计单位、施工单位，以施工监测结果指导现场施工，进行信息反馈优化设计、动态设计。

本发明所涉及材料与设备包括：

1、主要施工机具：

挖掘机、打桩机、运输车、混凝土喷射机、强夯设备等；

2、主要测量设备

水准仪、经纬仪、全站仪、卷尺等；

3、主要施工材料

钢板桩、碎石、混凝土、钢筋网片、锚筋等。

本发明的质量控制如下：

1、达到《建筑工程施工质量验收统一标准》gb50300-2013，《建筑基坑支护技术规程》jgj120-2012，《锚杆喷射混凝土支护技术规范》gb50086-2015，《建筑基坑工程检查技术规范》gb50497-2009，《建设工程监理规范》gb/t-5039-2013等相关规范、规程规定。

2、材料质量控制

201.材料保证措施

我方将严格按照要求的时间做好材料的前期备品备料和相关检验工作，确保材料及时进场并及时验收合格。

202.工程材料的施工质量要求

a.施工前应对材料、设备的材质、规格、型号等进行核对，核对无误后，严格按照设计要求和施工规范进行施工。

b.在工程施工时，需要充分做好施工准备工作，密切配合各专业协调施工，以便做好工序交叉和搭接工作，确保基坑支护正常进行，避免返工。

3、施工质量控制

301.钢板桩施工：严格按照《建筑基坑支护技术规程》jgj120-2012施工。桩顶标高偏差±100mm，轴线和垂直轴线方向偏差±50mm。垂直度偏差1％。

302.基坑外放坡施工：严格按照《锚杆喷射混凝土支护技术规范》施工，应遵循分段开挖，分段支护的原则，不得一次挖完再进行支护的方式施工；施工前应对锚钉的位置、钻孔深度、直径、角度长度、注浆配比、压力、注浆量、喷锚墙面厚度及强度等进行检查，确保符合设计要求；每段支护体(锚喷)施工完成后，检查坡顶、坡面位移，如有异常情况应采取措施。

303.挤淤换填施工：应先进行靠近基坑边线部分挤淤换填，然后进行基坑内部大面积换填，挤淤换填应先进行试验段施工，确定施工工艺后再大面积施工。

本发明的安全措施如下：

1、施工过程中及时作好基坑口的临边围护，禁止高空抛物、严防坠落。

2、基坑开挖应分层进行，高差不宜过大。土质越软，高差应越小。

3、开槽挤淤换填时，一定要将钢板桩根部的淤泥清挖，否则会造成支护桩倒塌。

4、打拔桩前要检查震锤是否夹紧，防止应震锤未夹紧损坏钢板装或造成事故。

5、打拔桩严禁超负荷作业，不准超力矩，仰角也不得超过限度，以防“翻车”“折臂”事故。

6、严禁酒后上班的打架斗殴事件的发生，一经发现即刻令其退场。

7、进入现场人员必须戴安全帽，任何时间不搞违章作业。施工现场内严禁吸烟。

本发明的效益分析如下：

1、经济效益

该施工工法与传统的旋喷桩支护设计相比。该工法施工操作简单，无特殊机械，施工速度快，工期短，钢板桩支护体系总施工工期d＝21天。

旋喷桩支护费用主要考虑人才机三方面，采用主福莱软件人材机组价得出总造价：人工费+材料费+机械费＝212.85+189.69+243.63＝646.17万元

主要人材机费用汇总表

通过青岛市场询价得出本方案主要人材机综合单价为4780元/m(租期半年)。本工程设计支护长度640m。钢板桩支护施工总造价＝4780×640＝305.92万元；超原设计挤淤换填费用＝640×48×10＝30.7万；采用本方案总费用为305.92+30.7＝336.6万元

综上分析得知采用拉森钢板桩连续墙组合强夯挤淤支护技术比原设计节约成本约646-336＝310万元。经济效益非常可观。

长远经济效益：本工法采用拉森钢板桩+挤淤换填基坑支护方式，有效的保证了淤泥类软弱地质条件下基坑支护的安全性、可靠性，从长远来看，钢板桩可周转利用，既节省材料又环境保护，能够减少投入，经济效益可观。

2、社会效益

拉森钢板桩挤淤自平衡支护技术于淤泥类软弱地质条件下的创新应用，安全、可靠；有效的缩短了约1/3的工期，经济效益可观。取得了良好的社会效益。

山东省绿色施工专家组莅临项目进行绿色施工科技示范工程中期验收，21项主控项目全部合格，一般项达标57项，高标准通过山东省土木协会专家验收，专家以着重表扬了本单位采取的大基坑拉森钢板桩+挤淤换填基坑支护技术，符合当前的绿色环保的大趋势，有较高的推广价值。

该工法的成功研究与应用，为今后类似工程的设计、施工和业主决策提供了经验和借鉴依据。

应用实例

本工法应用于青岛市民健身中心项目、胶州经济开发区基础设施项目的基坑支护工程，成功解决了滩涂地质超厚淤泥区基坑支护的难题。

应用实例1、青岛市民健身中心项目：

青岛市民健身中心位于青岛市高新区火炬路南，场地南侧为胶州湾。本工程有两期工程，现阶段一期工程包括两个单体-体育场、体育馆、一个室外训练场、人防及能源站，其体育场6万座，体育馆1.5万座，建成后将成为2018年山东省运动会举办地。工程总占地面积约36.5万平米，其中体育场总占地面积约6.27万平米，建筑面积14万平米；体育馆总占地面积约2.15万平米，建筑面积7.5万平米。施工场区属于滨海浅滩地貌单元，后经人工回填改造，回填土下部为软土层，以流塑状态的淤泥土质为主，厚度约4.0～7.0米。

本项目中，人防及能源站基坑支护工程、体育馆训练馆基坑支护工程采用拉森钢板桩挤淤自平衡支护施工方法，有效的保证了淤泥类软弱地质条件下基坑支护的安全性、可靠性，有效的缩短了工期，降低了成本，达到了良好的效果。得到了政府相关单位、设计单位、业主监理单位以及公司领导的一直认可及好评。

应用实例2、胶州经济技术开发区基础设施项目：

胶州经济技术开发区洛河路进水泵站及产业园北区进水泵站工程位于胶州湾开发区交大大道与松花江支路交叉口东北角，基坑开挖深度约10.2m，场区地层以淤泥质粘土为主，场内浅层地下水属微承压水类型，地下静水位埋深为1m，主要含水层为粗砂砾层和中粗砂层，地下水随季节变化大，年变化幅度为1m左右。

本工程通过采用拉森钢板桩挤淤自平衡支护施工方法，有效的保证了淤泥类软弱地质条件下基坑支护的安全性、可靠性，有效的缩短了工期，降低了成本，达到了良好的效果。得到了政府相关单位、设计单位、业主监理单位以及公司领导的一直认可及好评。