强风化岩钢板桩施工技术研究

强风化岩钢板桩施工技术研究

陈俊同 张杰 曾芳静 范俊

中国建筑第二工程局有限公司海南分公司，海南 海口 571135

摘要：本文以强风化岩工程为研究视角，结合案例工程的地质条件、工艺规划方案，分别从测量放线、导向槽、引孔、黏土、钢板桩等视角，探索钢板桩的工艺内容，以优化工艺流程，减少工程成本，确保施工安全，为后续强风化岩地质施工规划、施工组织提供参考依据。

关键词：强风化岩；钻机；黏土

引言：在强风化岩地质环境中，进行钢板桩施工时，前期使用钻机按程序操作获得桩孔，同时在各桩孔位置添加材料。在全部桩孔施工、材料填孔完成时，再运行打桩设备，依据设定位置，在桩孔位置嵌入钢板桩。此种施工工艺，具有较强的打桩平稳性，同时钢板桩可循环使用，极具工程安全性、操作经济性。

1工程概述

1.1工程信息

A工程全长有1.9千米，用于交通运输，工程管线含有电力供应、通信技术、排水装置、雨水回收四类。工程覆土层厚区间为[2.65，5.45]米。工程结构各组成构件，预计使用周期为100年。

1.2工程地质条件

工程施工深度有8.0米，施工期间土层成分包括：填筑土、素填土、粉质粘土、强风化砂岩。

1.3工程工艺规划

结合工程地质条件，进行现场试桩施工，使用钢板桩施工时，15米规格的钢板桩材料未能达到工程深度要求。如果强行施工，极易引起桩头质量受损，造成桩身发生较大程度的形变问题。同时打桩机在运行时，如果负荷超过了设备自身承受能力，将会引起桩机质量受损，形成施工隐患，对工程质量构成威胁。结合工程安全、项目质量、进度控制等规划要求，使用长螺旋钻机进行施工，在引孔施工完成时，开展钢板桩工程^[1]。

2工艺内容

2.1测量放线

在工程前期，采取测量放线形式，综合确定钢板桩引孔节点。在现场定位完成时，以白灰线进行标记，便于工人确定引桩位置，减少施工失误。

2.2导向槽施工

在钻机准备施工前，结合工程情况确定导向槽施工方案后，进行导向槽施工，为成孔操作奠定施工条件。

2.3长螺旋钻机

钻机施工时，需保持设备平整，同时位置稳固，防止引孔操作偏差问题，加强设备倾斜、钻头移动等现象纠偏。因此，在施工前，需对钻机质量进行多方向检查，借助吊线锤保证检查的准确性。在发现钻机位置、钻头方向存在偏差时，进行有效调整，保证钻具与地面处于垂直关系，确保钻头与桩中心相对应。在核对钻具位置、钻头指向准确的基础上，检查钻头阀门安装的标准性、牢固性。在引孔操作前，工人需注意标记钻杆，保证引孔深度处于受控状态，使其深度不大于钢板桩底高。在桩长发生改变时，清除原有标记，重新进行引孔位置的标记工作。

2.4引孔施工

操作长螺旋钻机，开展引孔施工，A工程成孔时，孔径设计为600毫米，孔间距设计为500毫米，下钻深度大于等于1米时，查看土块排出的正常性，在确定无其他问题时方可钻进。在下钻深度处于设计位置时，暂停钻机施工，提高钻机位置，对钻进完成的位置进行清理。首个桩位置，在钻进操作时，需有效控制钻进施工速度，在钻进时查看各钻进速度对地质造成的影响，及时调整钻进方案，最大程度地保障成孔效果。在钻孔时，需保障孔深的达标性，在钻架表面添加深度控制标尺，便于工程测量使用。在成孔施工时，可使用吊线锤检定孔位准确性，如果孔位存在偏斜问题，需及时进行孔位调整，使其保持合理的垂直度。成孔施工完成时，及时清理钻孔形成的泥土，为后续工程奠定基础条件。

按次序钻孔施工时，可使用跳孔嵌套的工法，在首个孔完成施工后，钻机进行间隔孔施工，在间隔孔施工完成时，再进行两孔之间的成孔钻进。间隔孔施工法，能够有效保证成孔质量，减少相邻孔施工影响，提升钻孔速度。

2.5黏土夯实

孔位施工完成，需回填黏土，使用自动化装卸车辆，从采土场取土，将黏土运送至指定位置。在成孔施工完成时，立即开展黏土填充施工，以减少孔位坍塌问题。在单号孔位填充完成时，再进行双号孔位钻进。在黏土填充时，使用小规格的挖掘机。各孔黏土填充操作后，操作人工打夯设备，对填充黏土进行夯实处理，夯实期间如果有下陷情况，需补充黏土，重复夯击，操作至夯击操作不发生下陷情况停止。

2.6钢板桩操作

在黏土夯实完成时，方可开展钢板桩施工。施工使用的打桩机，以单桩为施工主体，逐一进行钢板桩施工。单桩施工时，极易发生钢板桩倾斜情况。如果钢板桩打入误差未及时纠正，在误差积累情况下，难以有效修复，提升了墙面平直度的控制难度。因此，在首个、次个钢板桩施工时，需高精度确定施工位置，为后续钢板桩施工提供指导作业。与此同时，在钢板桩每打入1米时，进行打桩角度测量。在打桩至设计位置时，对钢板桩与引向架进行连接固定处理。

使用全站仪有效控制钢板桩的施工角度，在插打施工期间，动态测量桩位倾斜角度，将桩位角度误差控制在2%以内，提升纠偏的及时性。由于工程现场中水位不低，在施工钢板桩时，需加强各桩锁口操作，以期达成施工防渗效果

^[2]。

2.7钢支撑施工

基坑施工时，采取动态控制施工效果的形式，将钢支撑结构添加在基坑内部，支撑结构共规划出两道。同时采取围檩与内加固的形式，分别进行钢围檩施工。首层钢围檩使用的钢材料为单拼规格，次层钢围檩使用的钢材料是双拼规格，内部加固设施为钢管，加固时横向间距控制在6米内。在钢管添加前期，需进行牛腿焊接工艺，确保钢管添加质量。在钢管吊至施工位置时，使吊钩处于紧闭。在钢管长度调整位置，添加两个液压顶，增加预应力的调节能力。与此同时，关注两台液压顶的方向，保障施工方向的相同性。

在添加应力处于准确位置后，在钢管长度调整位置，增设垫块，确保垫块添加的牢固性，继而回调千斤顶，释放起吊钢丝绳，有序完成钢管安装操作。在首层钢管支撑添加时，轴力设定为300kN。次层钢管支撑设计时，轴力设定为480kN。同时考量支撑应力添加时，可能发生的应力损失问题，真实应力参数相比设计值会高出10%。钢管、围檩、钢板桩各结构之间，需合理消除空隙，必要时进行填实处理。填实处理可使用楔子、混凝土等。

2.8钻孔偏斜问题处理

（1）钻孔偏斜问题。在钻孔施工时，可能发生孔位偏差问题，产生施工质量问题的原因在于：桩架稳固性不足，钻杆导架与地面垂直度存在偏差，钻机设备有严重磨损问题，钻机部件连接紧固性不足；A工程地质条件均匀性较差，引起钻头受力不等；钻头指向不准确。

（2）钻孔偏斜问题的防治方法：在工程操作时，确保桩架位置的稳固性，同时校准导架施工角度，确保钻机设备、钻头、钻盘处于相同轴线位置，保持钻架与地面的垂直状态，钻杆真实位置与标准位置误差需控制在20厘米以内，对钻孔设备进行有效检修；在钻孔位置发生较大偏斜时，需添加石子与粘土，再次开展钻进施工，加强钻速控制效果；在施工前期，准确校正钻杆、钻头位置，如果校准多次未成功，需及时更换钻杆与钻头，减少不良器具形成的施工质量问题。

结论：综上所述，案例工程地质中含有强风化岩层，工程积累资料较少，具有较大的施工难度。应对工程施工问题，使用长螺旋规格的钻机设备，对案例工程进行引孔施工，以此保障施工效果，解决强风化岩地质施工问题，提升工程任务完成效果。

参考文献：

[1] 汪宏. 强风化岩基取水口基坑支护施工技术探讨[J]. 四川水泥,2020(4):251.

[2] 邢岳岳. 一种多功能钢板桩围堰施工技术[J]. 市政技术,2018,36(1):185-188.