楊登宇

（中交一公局集團(tuán)海外事業(yè)部,北京100024）

0 引言

科威特RA257項(xiàng)目為城市主干道改造提升項(xiàng)目，將原有平交路口提升改造為下穿通道及立交橋以提升主干道通行能力。項(xiàng)目下穿通道總長1 020 m，開挖深度2.5~11 m，下穿通道結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)寬度48~65 m。項(xiàng)目用地范圍狹窄為70~90 m，且為了滿足施工期間原有交通正常運(yùn)行的要求，須在用地范圍內(nèi)設(shè)置雙幅上下行各4車道交通便道臨時(shí)工程。下穿通道開挖施工難度大，施工空間狹窄，安全要求高。

1 地質(zhì)情況

根據(jù)業(yè)主提供的地質(zhì)報(bào)告及項(xiàng)目初期地勘報(bào)告，施工區(qū)域地質(zhì)情況如下：0~1 m為松土（部分區(qū)域松土達(dá)2 m），2~4 m級(jí)配不良粉砂（部分區(qū)域?yàn)樘畛浜惋L(fēng)化砂性土層），4~10 m為中密實(shí)原生砂質(zhì)層或非常密實(shí)砂質(zhì)土壤中間層，10~25 m土壤非常密實(shí)砂質(zhì)土壤中間層，在25 m以下為致密的砂質(zhì)土壤。

2 支護(hù)形式選擇

受場(chǎng)地制約、巖土性質(zhì)及工程特點(diǎn)影響，通道開挖時(shí)無法采用經(jīng)濟(jì)節(jié)約的放坡開挖及簡易支護(hù)。下穿通道開挖宜采用H型鋼排樁支護(hù)形式。H型鋼排樁支護(hù)體系受力明確[1]，當(dāng)?shù)赝愋凸こ虒?shí)踐相對(duì)成熟。H型鋼排樁平面布置形式采用相隔一定間距布置形式，通過對(duì)錨桿施加一定的預(yù)應(yīng)力，可使其產(chǎn)生的水平變形較小，通過調(diào)整錨桿的位置和層數(shù)可使支護(hù)樁內(nèi)力分布較均勻，并且在基坑內(nèi)形成無障礙空間，便于土方開挖運(yùn)輸和后期主體結(jié)構(gòu)施工[2]。

3 H型鋼排樁支護(hù)設(shè)計(jì)

該工程H型鋼排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)按照不同開挖深度分為兩類：

3.1 懸臂式H型鋼排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)

開挖深度≤3 m為開口懸臂式H型鋼排樁支擋結(jié)構(gòu)（如圖1所示），H型鋼樁間距1~2 m。

圖1 懸臂式H型鋼排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)

3.2 錨拉式H型鋼排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)

開挖深度大于3 m采用錨拉式支護(hù)結(jié)構(gòu)：即在樁端上部2~3 m位置設(shè)計(jì)一道預(yù)應(yīng)力錨桿，形成錨拉式支護(hù)結(jié)構(gòu)（H型鋼排樁-錨桿結(jié)構(gòu)，如圖2所示），H型鋼樁間距1~1.5 m；錨桿角度為垂直支護(hù)面向下20°。

圖2 錨拉式H型鋼排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)

支護(hù)采用的H型鋼，材料等級(jí)為S355JR，截面屬性為（298 cm×149 cm×32.0 kg/m），布置間距為1~2 m；擋土板采用加拿大白楊木，尺寸為（130 cm×25 cm×3.5 cm）；錨桿采用直徑為32 mm的螺紋鋼，豎向間距2~3 m，水平間距2~3 m；錨頭采用雙拼槽鋼2［180］、2［200］及 2［220］。

4 H型鋼排樁支護(hù)施工一般要求

4.1 H型鋼排樁支護(hù)基本要求

H型鋼支護(hù)設(shè)計(jì)除了滿足土體受力要求外，還要考慮在基礎(chǔ)最突出的邊緣外留有支模、拆模的余地?；幼o(hù)壁H型鋼的平面布置形狀應(yīng)盡量平直整齊。整個(gè)施工期間，在挖土、吊運(yùn)、綁扎鋼筋、澆筑混凝土等施工作業(yè)中，嚴(yán)禁碰撞支撐，禁止任意拆除支撐，禁止在支撐上任意切割、電焊，也不應(yīng)在支撐上擱置重物。

4.2 H型鋼的檢驗(yàn)

施工前，對(duì)H型鋼進(jìn)行材質(zhì)檢驗(yàn)和外觀檢驗(yàn)，包括表面缺陷、長度、寬度、厚度、高度、端部矩形比和平直度等項(xiàng)內(nèi)容。檢查中要注意對(duì)打入H型鋼有影響的焊接件應(yīng)予以割除，對(duì)割孔和斷面缺損應(yīng)予以補(bǔ)強(qiáng)。

4.3 H型鋼施打施工工藝流程

按照設(shè)H型鋼排樁支護(hù)的設(shè)計(jì)位置及深度，進(jìn)行鉆孔、插入型鋼作業(yè)，具體施工流程如圖3所示：

圖3 H型鋼排樁支護(hù)施工工藝圖

4.4 H型拔樁注意事項(xiàng)

振打與振拔：拔樁時(shí)，邊振邊拔。對(duì)較難拔除的板樁可先用振動(dòng)錘將樁振下100~300 mm，再與振動(dòng)錘交替振打、振拔。有時(shí)，為及時(shí)回填拔樁后的土孔，當(dāng)把板樁拔至比基礎(chǔ)底板略高時(shí)暫停引拔，用振動(dòng)錘振動(dòng)幾分鐘，盡量讓土孔填實(shí)一部分。起重機(jī)應(yīng)隨振動(dòng)錘的啟動(dòng)而逐漸加荷，起吊力一般略小于減振器彈簧的壓縮極限。對(duì)引拔阻力較大的H型鋼，采用間歇振動(dòng)的方法，每次振動(dòng)15 min，振動(dòng)錘連續(xù)不超過1.5 h。

5 錨拉式H型鋼支護(hù)施工特殊要求

5.1 錨拉式H型鋼支護(hù)施工工藝流程

開挖深度大于3 m采用錨拉式支護(hù)結(jié)構(gòu)，增加錨桿施工及拉伸等工序，具體施工工藝見圖4。

圖4 錨拉式H型鋼排樁支護(hù)施工工藝圖

5.2 錨桿安裝及要求

用于錨拉式H型鋼排樁支護(hù)的錨桿采用Φ32 mm的螺紋鋼，錨桿施工時(shí)須滿足以下要求：

（1）錨桿位置嚴(yán)格按照支護(hù)設(shè)計(jì)確定并標(biāo)記，鉆探錨孔將使用支撐鉆機(jī)和直徑為20 cm的水平螺旋鉆進(jìn)行，鉆孔角度需使用調(diào)平裝置確定，以保證精度，鉆進(jìn)角度按照設(shè)計(jì)角度鉆進(jìn)。錨桿施工示意圖見圖5。

圖5 錨拉式H型鋼排樁支護(hù)錨桿施工

（2）當(dāng)螺旋鉆在鉆孔完成收回時(shí)，需繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，以清除鉆孔內(nèi)的松散土壤。

（3）當(dāng)鉆出足夠數(shù)量的錨桿孔后，將錨桿放置在孔內(nèi)，并用水泥灌漿至整個(gè)黏結(jié)長度。

（4）錨桿在錨定的黏結(jié)區(qū)域內(nèi)設(shè)有3組鋼鉤，相距70 cm。這些掛鉤用于鞏固與灌漿和錨桿的結(jié)合，并有助于使錨定桿居中。

（5）制漿及灌漿。灌漿采用水泥砂漿，制漿采用經(jīng)復(fù)試合格的材料，嚴(yán)格執(zhí)行配合比。摻加適量膨脹劑和速凝劑，以保證凝結(jié)時(shí)收縮量小，增大握裹力。單桶攪拌時(shí)間≥3 min。灌漿管用1寸PVC管，并于管下部打梅花形小孔，同錨桿一起放入孔內(nèi)。灌漿管應(yīng)插入距孔底0.3~0.5 m處，并在孔口設(shè)至漿袋密封。一切就緒后，用擠壓砂漿泵灌漿，灌漿壓力0.3~0.5 MPa，并應(yīng)穩(wěn)定3 min，直至漿液由孔口溢出?？卓跐{液收縮后，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)漿。二次高壓灌漿宜使用水灰比0.45~0.5的純水泥砂漿。二次高壓灌漿壓力宜控制在2.5~5.0 MPa之間。灌漿時(shí)間可根據(jù)灌漿工藝試驗(yàn)確定或一次灌漿錨固體強(qiáng)度達(dá)到5 MPa后進(jìn)行。

（6）灌漿完成后需在承受拉力前養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7 d。

5.3 U型槽安裝及錨桿張拉

錨固孔灌漿養(yǎng)護(hù)期完成后，需進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。根據(jù)錨桿不同位置，設(shè)計(jì)張拉應(yīng)力為145~154.9 kN/孔，拉伸錨桿施加1.2倍的設(shè)計(jì)荷載，拉伸試驗(yàn)所用的錨桿不少于總數(shù)量的5%。U型槽鋼將背靠背安裝在錨桿的上方和下方。以便在拉伸過程中拉動(dòng)錨桿。將鋼楔焊接到鋼樁上，為U型鋼提供支撐。將10 mm厚、尺寸為15 cm×15 cm、中間開孔的壓力板套在錨桿上，并靠在一對(duì)U型槽鋼上。用校準(zhǔn)過的液壓千斤頂、手動(dòng)泵、壓力表將錨桿拉緊至所需應(yīng)力。錨桿張拉施工示意圖見圖6。

圖6 錨拉式H型鋼排樁支護(hù)錨桿拉伸

6 H型鋼排樁支護(hù)監(jiān)測(cè)

為確保通道開挖過程中的安全，必須對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且施工時(shí)必須有安全人員不間斷地觀察支護(hù)周圍情況（裂縫、防水、增加附加載荷等），發(fā)現(xiàn)情況立即通知有關(guān)人員，及時(shí)采取相應(yīng)措施。

6.1 觀測(cè)點(diǎn)布置

在支護(hù)H型鋼上布置基線（每基坑邊一條），中間刻“+”，作為觀測(cè)中心，每隔20~50 m設(shè)置變形觀測(cè)點(diǎn)，同時(shí)又作為沉降觀測(cè)點(diǎn)用。利用工程施工控制點(diǎn)與觀測(cè)點(diǎn)組成一個(gè)觀測(cè)網(wǎng)，對(duì)支護(hù)進(jìn)行水平位移和沉降觀測(cè)。

6.2 觀測(cè)時(shí)間

通道開挖過程每挖深2 m、每2 d觀測(cè)一次，15 d后每周觀測(cè)一次，用全站儀觀測(cè)各觀測(cè)點(diǎn)的平面與豎向位置，及時(shí)掌握基坑變位情況，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理。場(chǎng)地查勘與記錄：施工前對(duì)原場(chǎng)地進(jìn)行全面調(diào)查，查清有無原始裂縫和異常并作記錄，照相存檔；每次觀測(cè)結(jié)果詳細(xì)記入?yún)R總表并繪制沉降與位移曲線。

6.3 觀測(cè)要點(diǎn)

每次觀測(cè)前，首先復(fù)核基本工作點(diǎn)的穩(wěn)定性。所用儀器必須經(jīng)法定檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢定合格。觀測(cè)期間要做到“五固定”，即觀測(cè)人員、測(cè)量器具、觀測(cè)方法、觀測(cè)路線和測(cè)站固定。

6.4 變形資料的收集和處理

每次變形觀測(cè)結(jié)束后應(yīng)及時(shí)檢查外業(yè)觀測(cè)記錄，符合規(guī)范的規(guī)定，并要求進(jìn)行平差處理。計(jì)算出各觀測(cè)點(diǎn)的該期變形量和累計(jì)變形量，將其變形結(jié)果及時(shí)報(bào)至項(xiàng)目總工，以便判斷和預(yù)測(cè)邊坡的穩(wěn)定性和發(fā)展趨勢(shì)，為及早采取防治措施提供監(jiān)控信息。

7 結(jié)語

基于科威特RA257項(xiàng)目IC38-1下穿通道施工開挖支護(hù)施工作為研究對(duì)象，選擇H型鋼排樁支護(hù)形式作為通道開挖的支護(hù)措施，有利于在狹窄空間開展后續(xù)施工作業(yè)，降低了工程造價(jià)，縮短了建設(shè)工期，經(jīng)工程驗(yàn)收，其施工質(zhì)量符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。為類似項(xiàng)目及基坑狹窄空間開挖支護(hù)施工提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。