王立玲 (中國(guó)中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230023)

1 工程概況

杭州地鐵SG6-15標(biāo)火車東站C區(qū)位于東寧路與鴻泰路交叉口，沿東寧路南北向布置，為地下五層框架結(jié)構(gòu)，基坑所處地層主要為人工填土層、砂質(zhì)粉土、粉質(zhì)黏土、圓礫、全～中風(fēng)化凝灰?guī)r等，地下水位平均標(biāo)高3.47m，地層情況較復(fù)雜，基坑周邊土體承載力差，基坑?xùn)|側(cè)與官河最小凈距4.73m,。

受施工場(chǎng)地條件制約，既有燃?xì)?、給水、通信改遷管線各一條沿河道方向遷改，火車東站C區(qū)地下連續(xù)墻施工難免會(huì)對(duì)處于河畔軟弱地層的管線產(chǎn)生影響。鑒于拉森鋼板樁具有其強(qiáng)度高，防水性能好等優(yōu)點(diǎn)[1]，采用拉森鋼板樁對(duì)河畔市政管線進(jìn)行保護(hù)，位置關(guān)系如圖1所示。

2 方案設(shè)計(jì)與驗(yàn)算

2.1 圍堰體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)官河河道實(shí)際情況，擬定采用IV型拉森鋼板樁支護(hù)圍堰，IV型拉森鋼板樁寬 400mm，高 170mm，厚度15.5mm，截面參數(shù)如下表所示。拉森鋼板樁打入河底實(shí)土長(zhǎng)度5m，頂端高出常水位1.8m，并且在距兩排拉森鋼板樁頂端用Φ25mm鋼筋焊接連接為整體。考慮到圍堰未開(kāi)挖一側(cè)有滿載的12方混凝土攪拌車行駛，根據(jù)施工機(jī)械資料，將混凝土攪拌車視為外側(cè)距圍堰3m，寬度2.5m，大小為19.04kN的均布荷載。

2.2 抗傾覆驗(yàn)算

如圖2計(jì)算簡(jiǎn)圖所示，對(duì)拉森鋼板樁底取矩，被動(dòng)土壓產(chǎn)生的力矩應(yīng)大于主動(dòng)土壓力產(chǎn)生的力矩，并保證一定的安全系數(shù)，經(jīng)計(jì)算安全系數(shù)K為：

圖2 懸臂鋼板樁計(jì)算簡(jiǎn)圖

本工程拉森鋼板樁抗傾覆符合安全等級(jí)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 鋼板樁抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算

取鋼板樁剪力為零點(diǎn)，該點(diǎn)為拉森鋼板樁彎矩最大點(diǎn)，對(duì)該深度取矩，經(jīng)計(jì)算可知拉森鋼板樁最大應(yīng)力小于抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，公式如下：

本工程拉森鋼板樁強(qiáng)度符合要求。

3 施工方案

3.1 準(zhǔn)備工作

首先將施工區(qū)域控制點(diǎn)標(biāo)明，管線位置經(jīng)過(guò)復(fù)核無(wú)誤后加以有效保護(hù)，保證鋼板樁施工不會(huì)對(duì)管線產(chǎn)生影響。拉森鋼板樁進(jìn)場(chǎng)前需要外觀檢查驗(yàn)收，發(fā)現(xiàn)缺陷隨時(shí)調(diào)整。樁打入前將樁尖處的凹槽底口封閉，避免泥土擠入，鎖口涂以黃油，對(duì)鎖口變形、銹蝕嚴(yán)重的鋼板樁，整修矯正，轉(zhuǎn)角處采用90度的轉(zhuǎn)角樁。

3.2 施工要點(diǎn)

打樁機(jī)利用場(chǎng)內(nèi)硬化路面作為作業(yè)平臺(tái)，拉森鋼板樁由中心向兩邊插打，相繼完成河道上游及下游側(cè)鋼板樁。最初的一、二塊拉森鋼板樁的打設(shè)位置和方向確保精度，以起到樣板的作用。鋼板樁樁頂標(biāo)高允許偏差為±100mm，軸線允許偏差為±100mm，垂直度允許偏差為1%[3]，每完成10根測(cè)量校正1次，確保鋼板樁在同一直線上。施工斷面圖如圖3所示。

拉森鋼板樁施工時(shí)打樁機(jī)停在離打樁點(diǎn)就近的硬化平臺(tái)上，沿側(cè)向施工。當(dāng)拉森鋼板樁離地面30cm時(shí)即可停止上升，調(diào)整打樁機(jī)使樁移至夾口中，開(kāi)動(dòng)液壓機(jī)夾緊樁。上升錘與樁至打樁地點(diǎn)進(jìn)行插打施工。施工中利用錘慣性自重及振動(dòng)力下插鋼板樁，控制打樁錘下降的速度，盡可能保持樁身垂直，以便鎖口能順利咬合，提高止水能力。鋼板樁至設(shè)計(jì)高度前20cm至40cm時(shí)，停止振動(dòng)，利用振動(dòng)錘慣性打樁至設(shè)計(jì)高度。插打結(jié)束檢查合格后松開(kāi)液壓夾口，進(jìn)行下一循環(huán)，以此類推至打完所有樁。

IV型拉森鋼板樁技術(shù)參數(shù)表[2]

圖3 拉森鋼板樁施工斷面圖

圖4 拉森鋼板樁位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)位置圖

圖5 拉森鋼板樁水平位移監(jiān)測(cè)數(shù)值

4 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

4.1 拉森鋼板樁水平位移分析

臨河拉森鋼板樁圍堰工程完成后，如圖4所示沿鋼板樁布設(shè)方向均勻設(shè)置5個(gè)側(cè)向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別為HT1～HT5，火車東站C區(qū)基坑施工期間對(duì)鋼板樁位移監(jiān)測(cè)數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，拉森鋼板樁水平位移（mm）隨時(shí)間變化如圖5所示。

由圖5可知：

①由實(shí)際情況可知，拉森鋼板樁施工完成前80天火車東站C區(qū)進(jìn)行地下連續(xù)墻施工準(zhǔn)備階段，鋼板樁位移變化較緩慢，累計(jì)最大位移發(fā)生在HT3處約為3mm；

圖6 市政遷改管線沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)位置圖

圖7 燃?xì)夤芫€沉降觀測(cè)折線圖

圖8 給水管線沉降觀測(cè)折線圖

圖9 通訊管線沉降觀測(cè)折線圖

②圖中橫軸80～100d期間，火車東站C區(qū)靠近鋼板樁處地下連續(xù)墻施作，拉森鋼板樁水平位移出現(xiàn)較大變化，距離堆載場(chǎng)地最近的HT2監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移值最大，為18mm，根據(jù)相關(guān)規(guī)范可知此處拉森鋼板樁最大水平位移滿足相關(guān)要求；

③隨著拉森鋼板樁位移變化的進(jìn)行，樁間鎖扣咬合愈加緊密，整體圍堰強(qiáng)度有效上升[4]，HT1、HT2、HT3 鋼板樁水平位移緩慢變大后逐漸收斂達(dá)到穩(wěn)定，累計(jì)最大位移為HT2點(diǎn)處約20mm，滿足規(guī)范要求。

4.2 管線沉降分析

如圖6所示，沿遷改管線布設(shè)方向每20m一處布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通信綜合管線、燃?xì)夤芫€、給水管線沉降觀測(cè)點(diǎn)編號(hào)分別為 GXCXX、GXCJS、GXCRQ，取火車東站C區(qū)鄰近管線地下連續(xù)墻施工區(qū)間100d內(nèi)沉降數(shù)據(jù)，燃?xì)?、給水、通訊管線沉降監(jiān)測(cè)數(shù)值匯總繪制曲線圖如圖6～圖9所示。

根據(jù)上圖可知：

①在拉森鋼板樁圍堰保護(hù)下燃?xì)狻⒔o水、通訊管線沉降變化趨勢(shì)基本相同，火車東站C區(qū)地下連續(xù)墻施工期間沉降較大，之后變化速率逐漸變小并趨于穩(wěn)定；

②受到火車東站C區(qū)超深地下連續(xù)墻施工影響，燃?xì)狻⒔o水、通訊管線累計(jì)最大沉降為GXCXX03點(diǎn)處約10mm，未達(dá)到報(bào)警值；

③雖然拉森鋼板樁水平位移突變較大，但改遷市政管線沉降保持在可控范圍內(nèi)，說(shuō)明拉森鋼板樁支護(hù)圍堰能有效保證管線安全。

5 結(jié)論

杭州地鐵SG6-15標(biāo)火車東站官河畔拉森鋼板樁圍堰遷改管線保護(hù)施工技術(shù)，通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合，保證了基坑施工過(guò)程中改遷市政管線安全，取得了良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。