摘要：随着城市用地面积日益紧张，越来越多建设项目紧贴、上跨、下穿地铁线路，给城市地铁运行安全带来极大挑战。面对现实，如何既保证建设项目顺利开展，又保证地铁线路运营安全，我们需要采用新工艺、新设备，利用“技术”保障“安全”。
关键词：地铁安全保护区；FT70型静压植桩机；Ⅳ型拉森钢板桩
1工程概况
本工程横跨沪杭客专线（地面线）、地铁一号线（地面线）、地铁五号线（地面线）。该项目利用打造上空“大平台”，进行铁路、地铁上部空间的开发与利用，建成“空中之城”。“大平台”下部的桩基、承台、立柱施工紧贴铁路、地铁运营线路，且在施工建设期间铁路、地铁不中断运营。
本工程场地内地下水位埋深1.30m～2.54m之间，地质条件主要为①1层填土：厚度0.70m~3.70m。上部杂填土，含碎石砖块、粘性土等，下部素填土，含植物根茎、石子等；②3层砂质粉土：厚度1.80m~3.40m。含云母，土质不均，夹薄层淤泥质粉质粘土。切面粗糙，无光泽，摇振反应迅速，干强度低，韧性低。场区遍布。③层淤泥质粉质粘土：厚度0.80m~3.10m。含云母，夹薄层粉砂，局部较多，含少量有机质。切面光滑，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。场区内遍布。④1层淤泥质粘土：厚度2.20m~4.50m。含云母，夹极薄层粉性土，含有机质条纹。切面光滑，有光泽，无摇振反应，干强度高，韧性高。场区内遍布。④2层淤泥质粉质粘土夹砂：厚度1.70m~7.10m。含云母，与砂质粉土交错层理，近“千层饼”状。切面稍粗糙，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。场区内遍布。⑤1-1层粉质粘土夹砂质粉土：厚度1.00m~11.00m。含云母，局部砂性较重，近砂质粉土透镜体状，零星分布。切面稍粗糙，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。场区内遍布。⑥层粉质粘土：厚度2.40m~3.80m。含氧化铁锈斑及铁锰质结核，土质较致密。切面稍粗糙，无光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。古河道区域缺失。
本工程承台边距离地铁一号线线路中心线为3.8m，先施工承台基坑围护，围护切入地铁一号线坡脚1.5m距离，长度约260m。采用9m深Ⅳ型拉森钢板桩，拉森钢板桩宽度：400mm；高度：170mm；厚度15.5mm。利用拉森钢板桩将施工区域与地铁线路分隔，减少桩基、承台基坑施工对地铁土路基沉降的影响。如果利用挖机小臂端部加振拔榔头的机械设备，势必对地铁线路土路基造成影响。经过设备的选型比较，确定利用静压植桩机作为施工机具，利用地铁“窗口期”进行间隙性施工。传统桩工设备采用动能原理，通过冲击、振动进行施工。而静压植桩机通过夹住已经完成压入土体中的拉森钢板桩，将其拔出的阻力作为反力，通过静载荷将下一根桩压入土体中的“压入机理”，实现小型设备发挥强大能力的目的。
图1 基坑围护剖面示意图
静压植桩机相关参数如下：
型号：FT70；最大压力：70T；最大拔力：80T；设备重量：5.6T；功率：37KW。静压植桩机设备高度2.460m，长度2.455m，宽度1.100m。
静压植桩机施工原理图：
单独压入法：静压植桩机+动力单元。该工法适用于N值25以下的软质地层。
2施工流程
拉森钢板桩施工流程：施工准备→导沟开挖（或探障）→测量放样、定位→压桩施工→桩机骑桩→桩机继续压桩→封口→压密注浆填探障孔。
2.1施工准备
（1）拉森钢板桩检验、吊运、堆放：拉森钢板桩的机械性能和规格尺寸应符合设计和规范要求。如果施工前外观检查存在缺陷，应予以及时矫正。吊运拉森钢板桩时可选取两点吊运方式。吊装时，注意对锁口的保护。拉森钢板桩分类分层堆放，每一叠不宜超过5根。施工前，在拉森钢板桩锁口位置涂刷减摩剂，便于拉森钢板桩的顺利打入。
（2）静压植桩机设备组装、检修、调试：将动力单元和静压植桩机通过油路管线、电缆线连接，并保证连接的密封性。
2.2导沟开挖（或探障）
导沟开挖宽度1m，深度根据现场确定，以保证施工区域内没有障碍物为标准。对离地铁线路较近区域采用岩土工程钻机探障，岩土工程钻机探障采用直径100mm钻头；当碰到障碍物时，采用直径200mm取芯钻清障，清障后回填膨胀黏土球，防止沿线清障后出现路基沉降；当连续水平长度达1.2m以上（3根拉森钢板桩宽度）有大量障碍物时，该区段不插钢板桩采用MJS工法桩补喷，MJS工法桩喷浆直径不小于2m。
图2 静压植桩机施工原理图
图3 清障孔及勘探孔布置图
图4 障碍物较多区段MJS补喷平面图
2.3测量放样、定位
在拉森钢板桩施工前，在拉森钢板桩的轴线位置上进行挖沟探测，然后拉线，确保拉森钢板桩的施工精度。
2.4压桩施工
由于本工程拉森钢板桩围护切入地铁一号线土路基1.5m距离，如采用常规首开幅施工方法不可行。采用挖机小臂端部配置机械手的机械设备先行插入3根拉森钢板桩，以满足静压植桩机骑桩施工的要求。打完3根拉森钢板桩后，就可以进行骑桩作业。将静压植桩机装配在已经插好的拉森钢板桩上面，静压植桩机利用设备本身的咬齿咬住已经打设好的拉森钢板桩，与之联系成为一个整体。借助已完成拉森钢板桩的抗拔力加以抵抗压入拉森钢板桩的摩擦阻力，达到将拉森钢板桩压入土体中的效果。
2.5桩机骑桩
打设前，将拉森钢板桩锁口位置涂刷减摩剂，减小摩擦阻力。打设时，先用25T汽车吊将拉森钢板桩吊至插桩点，插桩时锁口对准，并采用静压植桩机进行植桩。施工过程中，采用经纬仪和水平仪控制和调整拉森钢板桩的位置。植桩过程中注意控制压力的大小。压入时尽可能使拉森钢板桩保持垂直，以便锁口能顺利咬合，提高围护结构的止水能力。
2.6封口
按照以上操作继续施工，指导施工完成，拉森钢板桩合拢需要通过精确的计算，确定合拢口的位置，以确保整个围护结构的密封性，进而达成最佳止水效果。
2.7压密注浆填探障孔
钢板桩压入一段距离后对原清障孔位置注浆，注浆采用平板振动机打入注浆管至清障孔深度，开启注浆泵注浆。采用压密注浆，水灰比为0.5，注浆流量16L/min，水泥掺量不小于7%。压密注浆采用42.5级的普通硅酸盐水泥。注浆压力的大小可以根据实际情况进行调整。浆液注满后即可终止作业。
2.8由于考虑拉森钢板桩施工完毕，拔掉会对地铁土路基沉降造成影响，因此本工程考虑地铁轨道边上的拉森钢板桩竣工后不再拔掉。
2.9由于施工期间地铁线路不中断运营，只能在地铁停运“窗口期”进行施工。每个施工点施工时间（0：30~3：30，3小时），吊入设备就位用时约10min，一根拉森钢板桩压入用时约15min，设备吊出用时约5min，每个施工点大概可以施工约11根拉森钢板桩。
3施工效果技术分析
图5 静压植桩机现场施工照片
根据监测数据显示，拉森钢板桩施工前后，地铁一号线轨道水平位移累计最大变化为-0.9mm，垂直位移累计最大变化为-11.72mm，均在控制范围内。采用静压植桩机进行施工，不仅满足了施工环境对噪音的要求，也确保了桩基、承台基坑施工期间周边地铁运营轨道的安全。
4结语
1）本工程拉森钢板桩采用静压植桩机施工，没有强烈噪音和振动，施工绿色环保，对附近的地铁路基影响较小，能较好的满足地铁运营维保公司的要求。由于本工程施工只能利用地铁运营的“窗口期”施工，采用该设备能较好的满足周边居民夜间休息的需求，对环境的影响控制到最小范围。
2）静压植桩机由动力单元和桩机主体组成，两者分离，设备小型化、轻便化，占用施工场地面积小。静压植桩机可以在桩顶边自走边作业。用一台小型汽车吊配合，就能完成拉森钢板桩的吊运、打设等工序。
3）静压植桩机靠大功率液压压力，将拉森钢板桩压入打下。因为靠桩机主体下部的固定夹紧紧的夹住已经完成的拉森钢板桩，所以降低了设备倾覆的风险。
4）由于只是利用液压油缸的压力将拉森钢板桩压入土体中，能很好的保护拉森钢板桩的锁口，提高拉森钢板桩重复使用率，具有良好的经济效益。
参考文献：
[1]陈国主.静压植桩机在道路及地铁工程中的应用[J].市政技术，2012，2（30）：6-7.
[2]周宇.复杂环境下超长钢板桩止水帷幕静压植入施工技术应用研究[J].广州城市职业学院学报，2017年9月，第11卷第3期：87-91.
[3]陈国主，王赟翔.静压植桩机在综合管廊工程中的应用[J].市政技术，2017，5（35）：4-5.
论文作者:颜云进
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/22
标签：钢板论文; 静压论文; 地铁论文; 桩机论文; 设备论文; 切面论文; 厚度论文; 《基层建设》2019年第13期论文;