摘要：在超深淤泥段，分别采用36米超长钢板转和工法桩进行对比试验，从技术和经济角度进行对比分析，选择合理的技术方案，为大规模的基坑施工提供技术支撑。
关键词：超长钢板桩；工法桩；对比
随着国家大湾区的建设步伐，港珠澳大湾区越来越多的城市开始进行综合管廊的建设，在面对特殊的地质条件下，特别是超深淤泥段，探索合理的基坑支护方案成为越来越多的建筑企业的共识，本工程在开工前，首先选取地址条件最不利状态下的标准段作为试验段，进行钢板桩和工法桩支护的对比试验。
1地质概况
拟建场地属珠江三角洲下游入海口前缘冲积平原地貌，主要为三角洲堆积（河、海）地貌。根据场地钻孔揭露，上部第四系覆盖土层主要有人工堆积的填土；海陆交互相沉积成因的淤泥（淤泥质土）、粉质黏土；冲～洪积成因的粉细砂、中粗砂、砾砂；残积成因的砂质粘性土，下伏基岩为燕山期花岗岩。
其中人工堆积的填土主要由粘性土、砂质粘性土、碎石及砂土回填而成，局部含建筑垃圾。淤泥质土主要由黏粒及有机质组成，局部含较多粉砂及贝壳碎片，呈流塑状为主，局部软塑状，具滑腻感和腥臭味，压缩性高。粉质黏土，局部为粉土，呈可塑状为主，局部软塑状，压缩性中等。
场地内典型地质剖面的特点为：
⑴软弱土层（淤泥、淤泥质土）埋藏较浅，厚度大；
⑵不同软弱土层之间的黏土层厚度较小；
⑶基础持力层（全、强风化岩）埋深较大；
⑷ 管廊标准段基坑底位于第一层淤泥。
2基坑设计方案
综合管廊沿线建设条件较为良好，交通便利，外侧存在较为宽阔的绿化带，建筑物较少。试验段基坑设计长度70米，开挖宽度10.85m、基坑开挖深度7m，基坑设置两道支撑，设置直径609mm壁厚16mm的钢管横支撑，钢围檩采用双拼H500*300型钢。
基坑支护方案一：根据设计验算和专家意见，试验段围护桩采用超长钢板桩。拟采用拉森Ⅳ型钢板桩进行支护，钢板桩设计深度为36m。
基坑支护方案二：采用SMW工法桩，水泥搅拌桩长度为25.5m左右。SMW工法桩桩身采用42.5普通硅酸盐水泥，桩径850mm，搭接250mm，桩中心距600mm，内插H700×300×13×24型钢，型钢材料为Q235B钢，桩长为17.5m，“隔一插一”内插型钢。
3施工方案
3.1钢板桩施工方案
钢板桩采用租赁300kw的发电机提供动力，采用一台80吨吊车吊90KW电锤震动钢板桩下沉。钢板桩现场加工焊接成整体后下沉，为避免焊接接头在同一平面上，计划采用3根12米长焊接成整体的拉森四型钢板桩和2根18米长焊接成整体的拉森四型钢板桩交替施打成型，基坑施工完成后采用一台80吨吊车吊120KW电锤震动拔出钢板桩并切割。
钢板桩施工工艺：
3.1.1.打设前的准备工作
3.1.1.1钢板桩的准备
桩打入前应将桩尖处的凹槽底口封闭，避免泥土挤入。钢板桩堆放场地要平整坚实，底层垫枕木，堆高不超过5层。
在插打前，对单块板桩两侧的锁口涂抹黄油，以减少插打时的阻力，并提高抗渗性能。
主要资源配置一览表
3.1.1.2导桩、导向架施工
导桩采用H型钢双拼而成，在导桩上焊接钢牛腿用于安放导架。
导向架采用两根单H型钢，间距较钢板桩的每边放大1cm。
为保证钢板桩垂直打入后板桩墙面平直，打设方法选用屏风法施工。每10~20块钢板桩组成一个施工段，对每一个施工段，先将其两端1~2块钢板桩打入，严格控制其垂直度，用电焊固定在导向架上，然后从一端开始逐块插打。
3.1.1.3 钢板桩打设
开挖1m×1m打桩沟槽，桩顶高出自然地面0.4m。用打桩机将钢板桩放至插桩位置，插桩时锁口对准。每一流水段落的第一块钢板桩作为定位桩，先沿钢板桩的行进方向反向倾斜8度左右，再开动振动锤，利用振动力把桩沉至离地面1m左右停止。（防止施工打第二根桩时因摩擦过剧而把第一根桩带入土中）。然后吊第二根、第三根逐步插打。
为防止打桩时把相邻的已打至标高的桩因摩擦作用而带入土中，要求每打好一根桩就要在顶部用电焊与相邻的桩相固定，连接在一片，加大抗摩擦力。
为保证桩的垂直度，钢板桩打设时用两台经纬仪观测加以控制。为防止锁口中心线位移，可在打桩行进方向的钢板桩锁中处设卡板，阻止板桩位移，同时在导向架上预先标出每块钢板桩的位置，以便随时检查纠正。
打桩开始第一、二块钢板桩的打设位置和方向要精确，使起导向样板的作用，故每入土1m要测量一次。
3.1.1.4 拔钢板桩
钢板桩在管廊基坑回填覆盖至设计标高后，报监理工程师审批通过后方可拔除。钢板桩拔除采用静力拔桩，板桩应间隔拔除。拔桩时为减轻振动以及拔桩带土对环境的不利影响，对拔桩之后的空隙采用纯水泥浆填充。
拔出的板桩应及时清理、保养、并按长度和弯曲、损坏的程度分别堆放，一头并齐。
遇到较难拔出的钢板桩，可采用振动拔桩，在振动拔桩过程中，应注意以下几点：
拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附力，然后边振边拔。对较难拔出的板桩，可先用柴油锤将桩打下100~300mm，再用振动锤交替振打，振拔。
对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动方法，每次振动15min，振动锤连续工作不超过1.5h。
3.2工法桩施工方案
在SF636KK桩机上安装KZD-850型三轴搅拌机成桩，成桩后SF636KK桩机移到下一桩位施工；在搅拌下沉过程中，利用9m3空压机压缩空气使周围土体松散，保证水泥浆液与周围土体充分接触，提高成桩的强度和防水性能，水泥浆液采用BW-250压浆泵注入。
三轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放H型钢。地下主体结构施工完成后，采用专用夹具起拔回收H型钢；起拔过程中始终用吊车吊提住H型钢，用吊车将型钢拔出桩体。
主要资源配置一览表：
工艺流程图：
三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液（两次喷浆工艺），同时严格控制下沉和提升速度。根据类似工程施工经验，搅拌桩下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于2m/min。
4超长钢板桩施工的重难点分析
相对于工法桩施工，超长钢板桩属于非常规施工工艺，经试验段实际施工，施工进度如下：
（1）机械、设备、料具进场2天准备；
（2）焊接平台的搭建2天；
（3）钢板桩焊接1天，后期焊接平行作业，不考虑时间占用；
（4）导向架焊接、安装2~3天；
（5）钢板桩插打平均按天5~6条36米的打入，70米长的基坑，需打入175条，共计需要29天~35。
（6）钢板桩拔出平均按天6~8条36米的打入，70米长的基坑，需打入175条，共计需要25~29天。
（7）合计打入和拔出合计预计60天工期。
（8）不含处理斜桩、扭桩、拔不出的桩的时间。
总结施工过程钟出现的问题，本工法存在以下的重难点：
4.1超长（36米）钢板桩对桩本身质量要求高，利用率非常低。
超长钢板桩插打施工过程中，容易出现部分钢板桩桩端钢板断裂和锁口开裂的情况。根据长期在钢板桩的施工经验，出现该问题的主要原因是旧的钢板桩因使用时间较长，桩壁锈蚀，钢板桩的有效厚度变薄，在受力较大的情况时，钢板桩会出现桩身断裂或者是锁口开裂现象。
为保证超长钢板桩的施工质量，必须采用的是全新钢板桩或是使用不超过2次的钢板桩，大大增加了材料的费用，钢板桩多次利用率非常低。
4.2超长(36米)钢板桩由于其刚度有限，在钢板桩连接部分会采用钢板加强钢板桩，增加现场改造工作量，延迟作业时间，增加工程造价。
采用加强型钢板桩，大大增加钢板桩的材料成本，增加工作时间，不利于控制整个工程造价及工期的实现。
4.3采用超长钢板桩，需要反复插打，或小型机械引孔施工，增加工作内容。
4.4采用超长钢板桩，特别容易产生倾斜桩，增加处理的工作时间，处理倾斜大大增加工程造价。
超长钢板桩产生倾斜桩后特别是振动锤单侧受力，其减震块、夹具以及夹板非常容易受损；倾斜桩的止水效果也非常差；拔出非常困难，损耗达30&以上。
4.5采用超长钢板桩，特别容易产生桩身扭转问题，增加处理的工作时间，处理大大增加工程造价。
4.6采用超长钢板桩，特别容易产生拔桩困难问题，增加处理的工作时间，增加工程造价。
4.7采用超长钢板桩，二次转运非常困难，极不安全，大大增加二次运输费用。
4.8采用36米超长钢板桩，吊起后非常高，安全隐患大。
5方案对比
5.1技术对比
5.2经济对比
钢板桩支护成本测算表
SMW工法桩招标控制价汇总表
对比经济分析数据，试验段超长钢板桩的市场价约为469万元，SMW工法桩市场价约362万元，超长钢板桩的经济效益低于SMW工法。
6总结
从技术上对比，超长钢板桩现场必须经过接桩和拔出后切割的工艺，施工进度慢，现场连接的质量较难控制，同时施工场地要求较大，存在较大的安全隐患。经济上对比，超长钢板桩效益低于工法桩。综合分析，超深淤泥段采用工法桩较超长钢板桩支护合适，同时可尝试采用常规钢板桩（18米以内）加坑底支护的方式另外进行对比分析。
参考文献
[1]殷高勇.探究拉森式钢板桩支护施工技术.[J]建筑界.2012；
[2]刘剑.某基坑工程超长拉森钢板桩拔桩施工技术研究.[J]广东土木与建筑.2016年10月.第10-12期；
[3]刘宝河.边强.袁孟全.振动沉桩锤的选型及应用[J].中国港湾建设.2008（3）；
[4]陈一清.刘敏.SMW工法桩施工技术及应用.[J]工程技术.2016年2月.第9期；
[5]张建成.SMW工法桩施工及质量控制[J].山西建筑.2008（01）；
[6]饶凌勤.浅析SWM工法桩在工程深基坑加固中的应用[J].福建交通科技.2017,37（4）.
论文作者:张光军
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/16
标签：钢板论文; 基坑论文; 型钢论文; 工法论文; 淤泥论文; 导向论文; 吊车论文; 《基层建设》2019年第26期论文;