填海造陆区域基坑工程中的箱型钢板桩制作及其围护体施工

填海造陆区域基坑工程中的箱型　钢板桩制作及其围护体施工　周屹东　上海建工集团（澳门）有限公司　上海　２００１２０　摘要：澳门离岛医疗综合体工程地处填海造陆区域，地质构造复杂，故其基础采用大直径钻孑Ｌ灌注桩。围护则选用改　进的复合箱型钢桩。着重介绍复合箱型钢桩的现场制作与施工，以供类似工程参考。　关键词：填海造陆区域；桩基工程；箱型钢板柱制作：围护体施工　中图分类号：ＴＵ７５３．３　文献标志码：Ａ　文章编号：１００４一ｌｏｏ１（２ｏ１８）ｏ５—０６４１—０３　ＤＯＩ：１０．１４１４４￣ｃｎｋｉ．ｊｚｓｇ．２０１８　０５　００４　Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｏｘ—Ｓｈａｐｅｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｓｈｅｅｔ　Ｐｉｌｅｓ　ａｎｄ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｐｉｔ　Ｓｕｐｐｏｒｔ　ｉｎ　Ｓｅａ　Ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ　Ｒｅｇｉｏｎ　ＺＨＯＵＹｉｄｏｎｇ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ（Ｍａｃａｏ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００１２０，Ｃｈｉｎａ　１　工程概况　１．１　项目概况　澳门离岛医疗综合体位于路凼连贯公路石排湾水库　侧，工程包括综合医院大楼、辅助设施大楼、综合服务行　政大楼、护理学院、中央化验大楼、员工宿舍大楼及康复　医院（图１）。　结构，钢板桩围堰周长约７００　ｍ，单根钢板桩打入深度为　２４．７　ｍ，钢板桩顶标高＋４．９　ｍ，底标高一ｌ９．８　ｍ。支护边　线为不规则多边形，且转角较多，不利于作业（图２）。　图２工程平面及箱型钢板桩围护布置　图１离岛医疗综合体规划示意　１．２地质情况　离岛医疗综合体占地面积约７７　０００　ｍ　，建筑面积约　为３２０　０００　ｍ：。其中综合医院及辅助设施大楼桩基础工程　工程地处回填土处理区域，自上而下分别为填土、海　洋沉积物及冲积层（－－２７．１６　ｍ范围内）。　占地面积约为２９　３６１　ｍ　，施工内容包括结构桩基础工程及　支护１二程。其基础采用钻孔灌注桩，桩径分别有１．５　ｍ、　２　箱型钢板桩概况　２．１　桩型　本工程采用ＮＳＰ６００箱型钢板桩作为挡土结构，即以原　来的ＬＺＵ６０７普通槽型钢板桩，将２根槽型钢板桩相对组合　成箱型后，再焊接２块厚２０　ｍｍ的加强钢板，形成复合箱型　钢板桩（图３），既作挡土又兼作防水帷幕。　２．０　ｍ及２．５　ｍ，桩的总数量为５２７根。支护工程包括直径　１　２００　ｍｍ钻孔桩９６根，箱型钢板桩墙ｌ６　８９６　ｍ　（１　ｌ６５根、　长２４．７　ｍ）。另外，地库基坑采用闸板桩、混凝土桩及旋　喷桩作为临时挡土结构。　本工程基坑围护设计采用ＮＳＰ６００箱型钢板桩作为挡土　作者简介：　周屹东（１９７１一），男，本科，高级工程师。　通信地址：　上海市福山路３３号（２００１２０）。　电子邮箱：　ｚｈｏｕｙｉｄｏｎｇ２２２＠１　２６．ｃｏｍ　收稿日期：　２０１８—０３．１４　图３　ＮＳＰ６００箱型钢板桩横断面示意　建筑施工·第４ｏ卷·第５期ｌ置口　周屹东：填海造陆区域基坑工程中的箱型钢板桩制作及其围护体施工　２．２箱型钢板桩加工　２．２．１加工准备　量、提高加工速度。由于埋弧焊中焊剂和熔渣不仅可防止　空气中的氮、氧侵入熔池，而且熔池凝固较慢，使液态金　属与熔化的焊剂间有较多时间的冶金反应，从而降低了焊　缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性。焊剂还可以向焊缝　渗合金，提高焊缝金属的力学性能以及成型美观感。埋弧　自动焊所用焊接电流大，加上焊剂和熔渣的隔热作用，热　效率高，熔深大，单丝埋弧焊在焊件不开坡口的情况下，　一钢板桩组合成箱型时，为确保拼接的精度，需对钢板　桩原材的线型和截面进行严格的测量，对变形过大的应作　退换处理。由于钢板桩长度较大，通长焊缝的焊接还需注　意焊接变形的控制，须采取适当的焊接次序和工艺。　其加工准备分２个部分，～为工厂代工：二为现场定制　加工设备。　次可熔透２０　ｍｍ，焊接效率高。同时焊接过程的机械化　１）工厂代工：主要是加强钢板的切割，将钢板原材　切割为宽２５０　ｍｍ的加强板，打包运输至施工场地。加强　板材质亦与原槽型钢板桩材质同，为Ｓ４３０ＧＰ，为减少损　操作显得更为便利，而且烟尘少，没有弧光辐射，劳动条　件得到很大的改善¨　。　２）钢板桩接长。将２节箱型钢板桩进行对接，长度分　别为ｌ１．７　ｍ和ｌ３　ｍ，选取其中一节钢板桩，将其对接端头　外侧开设坡口。构件的坡口采用气刨机加工。坡口形式应　符合焊接标准图要求。坡口面应无裂纹、夹渣、分层等缺　陷（图５）。气刨机开制坡口时的切割速度应适当，使断　面平整无瑕。然后，由专项质检员进行１００％的切口、直线　耗，钢板采取定尺采购方式直接向钢厂订货。根据加强　板的尺寸，并考虑切割的损耗，确定订货规格为２０　ｍｍ×　２　０３０　ｍｍ×１２　５００　ｍｍ和２０　ｍｍ×２　０３０　ｍｍ×ｌｌ　５００　ｍｍ两　类。每条加强板的质量约为４９８．４６　ｋｇ，每１０条为１捆进行打　包，每捆质量约为５　ｔ，每车可运输６捆，每车运输质量为　３０　ｔ。　度等外观检查。焊接施工前，将２节箱型钢板桩（１１．７　ｍ＋　１３　ｍ）放入胎架中，先行调直（竖直方向通常采用水平尺　来检测），以保证锁口平直并行，不扭曲、弯曲或突变。　当在胎架中调直合格后，先点焊加固再进行对接焊接，对　２）现场定制加工设备：由于本项目钢板桩使用数量庞　大，加工制作１：序精细，对变形量控制要求较高，为满足　施工要求，在本项目施工场地周边专门搭建了钢板桩加工　厂棚，进行钢板桩原材的堆放、筛选、拼装、焊接、对接　等。拼装前先搭建组立机，形成胎架后进行拼装，以保证　箱型钢板桩４个侧面的角度；同时使用６臂埋弧自动焊机对　箱型复合钢板桩６道纵向桩身上的等长焊缝进行焊接，以减　小因烧焊引起的形变；使用６３　工字钢制作对接胎架，并定　期检查对接胎架是否在同一水平面上。　２．２－２箱型桩组合加工　接焊接完成后加焊驳口处的加强钢板。最后，送交检验，　进入施工环节。　ｔｎ　●　●　【Ｉ　Ｉ　，　’ｊ　Ｌ　ａ）开制坡口示意　钢板桩及加强钢板组合成箱型主要通过组立机及组装　胎架进行校正、定位、点焊固定成型。组立机及胎架上均　设有传送轴承，依次将底面加强钢板、底面原材钢板桩、　ｉ：’：■●■　（ｂ）气刨机开制坡口实图　图５钢板桩接长　顶面原材钢板桩、顶面加强钢板放置于组装胎架上，钢板　桩及加强钢板在传送轴承的驱动下来回移动以调整、校正　３　钢板桩施工方法　分两组机背靠背施打作业，由于钢板桩转角位为９０。　转弯，无法通过原有锁口进行钢板桩的固定，因此本工程　采用２条钢板桩轴线调整法施打，在转角施工处外侧进行钻　孔灌浆以堵截地下水（图６）。　Ｌ一支护桩轴线　组合位置直至组合成预设箱型形状。同时，安排工人于组　立机处对合拼完好的箱型组合进行点焊定型（图４）。　角点　ａ）钢板桩合拼示意　ｆ　ｂ）钢板桩拼接成箱型　图４箱型钢板桩组合加工　图６钢板桩９Ｏ。转弯角位置处理示意　１）组合焊缝自动焊接。钢板桩组合成箱型后，需对桩　身上的纵向６道组合焊缝进行焊接，由于焊缝工作量大且质　量要求高，决定使用埋弧自动焊进行焊接，以保证焊接质　传统的钢围护桩均采用屏风式施打法，需在地面安装　设置双面双层导向架，以准确控制桩的平面位置，所以若　采用屏风打法，全长２４．７　ｍ的钢板桩需在现场第ｌ节钢板桩　囝２０１　８·５·Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　周屹东：填海造陆区域基坑工程中的箱型钢板桩制作及其围护体施工　施打完成后进行第２节钢板桩跟第１节钢板桩的直立对接工　作。但由于箱型钢板桩直立对接时锁扣及锁扣附近处很难　完整焊接（本项目钢板桩对接口仍在基坑深度范围内），　故不满足本项目要求。　本工程选择采用单桩打入法，即从钢板桩墙的一角开　液压打桩锤进行施工，但需在钢板桩上安装桩帽进行套　打。　３．３施工进度安排　合约要求钢板桩施打所需总工期为１５０　ｄ，且工地边上　有个直升机维修中心，直升机升降时段不能施工，同时考　始，逐桩打设，直至工程结束。　全长２４．７　ｍ箱型钢板桩一次性完成施打，须有效控制　钢板桩的垂直度和平面位置，避免传统单桩打法中易使板　桩向一侧倾斜、误差积累后不易纠正、只适用于钢板桩墙　要求不高且板桩长度较小的情况等缺点。　采用多功能钻机搭配足够高度的桅杆以一次性完成钢　板桩的施打，充分利用了多功能钻机自有高桩架的导向作　用，使钢板桩沿着既定的轨道下沉，沉桩的垂直度得到有　效的控制。地面导向架有效控制成桩的平面位置，使钢板　桩墙的总体施工精度得到大大提高。因此，采用液压振动　锤配合多功能钻机施打箱型复合钢板桩，突破了单桩打入　法的限制　Ｊ。　虑天气等因素影响，故采用２组机同时施工作业，每组机再　采用２套导向架，作为施打钢板桩固定架循环使用。这样，　每一个导架内可以施打１０根钢板桩（图８）。　图８箱型钢板桩施工　３．１导向架制作　１）导向架有足够的强度和刚度，打桩时桩的轴线偏差　４　效益分析　工程实践表明，在施工现场搭建钢板桩临时加工厂，　不仅可节省成品箱型钢板桩运输费用，而且还可根据现场　需要调整加工速度，解决了箱型钢板桩占用场地和空间较　大等问题。　和倾斜要靠导向架来控制。　２）导向架每组长为ｌ２．０　ｍ，宽２．０　ｍ，主要用２００　工　字钢作支架及３０５　工字钢作导轨。导向支撑点采用ＩＩＩ号闸　板，打入土层６　ｍ深，作为临时固定支撑点。　３）一组导向架可以满足插打ｌ０根钢板桩施工需要。计　本工程采用液压振动锤配合多功能钻机施打钢板桩是　对传统工法的创新，在离岛医疗综合体综合医院及辅助设　施大楼桩基础工程实践中，突破了单桩打入法只适用于钢　划现场每台机械配备两组导向架作为循环使用（图７）。　板桩墙要求不高且板桩长度较小这一情况的限制，弥补了　屏风打入法中锁扣焊接困难的缺陷，发挥了较好的工程效　益。本工程实际施工工期为１２０　ｄ，比原计划提前了３０　ｄ完　成。实际施打箱型钢板桩Ｉｌ６８根，平均每组每天施打５根　钢板桩，最高记录一组一天可施打１２根钢板桩。　参考文献　［１】李占先．跨海大桥浅水区新型钢板桩围堰施工技术【Ｊ］．铁道建筑技　图７导向架施工示意　术．２０１４（９）：９６一ＩＯ０．　［２］夏颂军．深厚软弱地质条件下钢板桩围堰设计［Ｊ］．世界桥梁，２０１６　３．２钢板桩打设　本工程采用单桩打入法，虽施工简便，且速度快，但　单块打入易向一边倾斜，误差积累不易纠正。因此，在打　桩过程中为保证钢板桩的垂直度，用２台经纬仪加以控制，　（６）：１７－２２．　【３】孙建勋．青岛海湾大桥锁１：２式钢套箱围堰设计与施工【Ｊ】．施工技术，　２００９（１１、：１０９·ｌ　１２．　［４】李迎九．铜板桩围堰施工技术［Ｊ】．桥梁建设，２０１　１（２）：７６—７９．　每组机械各配一台。开始打设的第１、２块钢板桩的位置和　方向应确保精确，以便起到导向样板作用，施打过程中保　持垂直度监测：打至预定深度后立即用钢筋或钢板与围檩　支架电焊作临时固定。本工程钢板桩长度为２４．７　ｍ，根据　地质情况结合以往的施工经验，利用振动钳插入钢板桩并　振沉至一定深度后，钢板桩可能无法继续下沉，这时改用　【５】邹雪芹．青岛吹填场地单桩承载力确定探讨【Ｊ】．科技风，２０１０（１）：　ｌ１４一Ｉｌ５．　［６】吴占奎．吹填土地区钻孔灌注桩施工质量控制浅析【Ｊ］．中国煤炭地　质，２００９，２ｌ（ＳＩ）：８２－８４．　［７】张腾飞，刘沛东，韩晨．填海造陆区桩基础应用研究［Ｊ】．山西建筑，　２０　１　６．４２（３３）：８６·８７．　建筑施工·第４０卷·第５期ｌ窭囵