澳博路氹上葡京酒店工程主要由2层地库和4个塔楼组成, 围堰C基坑为东南角塔楼的电梯井结构, 围堰结构为不规则六边形设计, 长边35m, 短边21m, 基坑外侧总长度104m。工程工期紧, 为保证酒店整体工期, 酒店整体施工方案采用地库与上部结构同时施工, 而围堰C基坑作为塔楼电梯井结构, 是塔楼和地库主要连接通道, 因此围堰C基坑需先行施工。考虑到后期地库施工时, 围堰C基坑需与地库连成一个整体, 围堰C基坑围护结构需割除, 通过设计计算、方案比较和澳门相关规范, 围堰C基坑采用AZ46-700型钢板桩作为围护结构 (见图1) , 钢板桩由卢森堡工厂钢板轧制而成, 截面模量W=4 605cm³/m, S430GP级, 单宽700mm, 出厂前双拼为1对, 宽1 400mm, 围堰共计73对, 3.5块板, 钢桩拼接组合为 (11.8+11.8+7+7) m, 焊接后单根总长37.6m, 每延米重315.4kg, 单根总重11.9t。

本工程地质从上到下依次为填土层、海相沉积土层、冲积黏土层及冲积砂层 (见表1) , 钢板桩桩尖进入冲积砂层约1m, 地质条件较为有利。

1) 围堰C基坑为澳博路氹上葡京酒店工程先行工程, 制约着后续施工的进行, 施工工期紧。

2) 地质情况复杂, 且黏土层和砂层厚度大, 钢板桩贯入难度大。

3) 钢板桩设计深度为37.6m, 对钢板桩垂直度要求高。

澳博路氹上葡京酒店工程位于澳门氹仔市区, 为降低施工噪声, 采用液压式振动锤, 因施工工期紧, 目前澳门最大的振动锤为ICE1412最大激振力为2 450kN。根据现场地质情况及设计所提供设计参数, 计算出钢板桩施工过程中所产生的阻力, 如表2所示。ICE1412液压振动锤不满足钢板桩施工要求, 根据施工现场条件和澳门当地施工规范, 钢板桩施工有2种方案:①方案1 液压振动锤和引孔施工结合;②方案2 液压振动锤和液压冲击锤结合。

方案1中引孔施工需钻至标高-27.000m位置, 此方案存在两个缺点:①基坑底标高为-12.200m, 引孔施工后使钢板桩止水效果变差;②根据设计要求钢板桩贯入持力层18m, 因此引孔施工后需回填混凝土, 增加钢板桩锚固力, 造成施工成本高, 施工工期长。

方案2采用液压振动锤和液压冲击锤结合施工, 此方案具有以下优点:①在3～-28m时采用液压振动锤施工, -28～-34.6m液压振动锤无法锤进时, 改用液压冲击锤施工, 因此可安排人员在施工现场先将钢板桩拼接成18.8m和14m两种长度, 错开相邻钢板桩接头位置, 增加晚班作业人员, 可满足施工工期需要;②钢板桩施工在导向架内采用屏风式, 且在施工过程中采用2台经纬仪成90°监控钢板桩垂直度。经过比选, 钢板桩采用液压振动锤和液压冲击锤结合施工。

在钢板桩堆放场地对钢板桩进行检查, 整理出施工所需型号、规格、数量的钢板桩。为确保每片钢板桩的两侧锁口平行, 进行宽度检查。对于每片钢板桩分为上、中、下3部分用钢尺测量其宽度, 使每片桩的宽度在同一尺寸内, 每片相邻数差值应小于公差值。对于肉眼看到的局部变形可进行加密测量。对于超出偏差的钢板桩不能使用。

施工顺序:钢板桩位置定位放样→挖沟槽→导向架安装→液压振动锤施打钢板桩→导向架拆除→液压冲击锤施打钢板桩。

为保证钢板桩轴线垂直度, 钢板桩施工前先制作1个辅助导向装置, 即导向架。导向架必须有足够的强度和刚度, 打桩时桩的轴线偏差和倾斜控制要靠导向架来卡住钢板桩强制导向。

导向架为长12.5m, 宽0.7m, 高5.4m的双层桁架结构, 主要由H488×300和I20a加工而成, 导向架如图2所示, 1个导向架可以满足插打8组桩的需要。

导向架安装:在导向架4个角位的外侧分别打入H488×300, 打入深度暂定为4m, 然后安装导向架, 安装完成后利用型钢连接导向架及定位桩, 确保导向架在施工过程中不发生位移。

打桩之前, 在导向架内将钢板桩预先拼装成一面屏风。这种情况下, 两侧锁口在没有打桩之前就咬合在一起, 因此两侧的摩阻力是平衡的, 从而最大限度保证了桩的精度。钢板桩分阶段、依次打入土中, 保证了垂直度。

施工步骤:①测量定位、排列并放置第1对钢板桩;②施打第1对钢板桩, 并将剩余7对钢板桩精确定位拼装;③施打最后1对钢板桩, 施打过程中确保钢板桩的位置准确;④依次往第1对桩的方向施工剩余钢板桩;⑤以8组钢板桩为1组按屏风式施工法施工剩余钢板桩, 如图3所示。

因施工场地有限, 钢板桩在导向架上进行拼接。钢板桩在接长前, 应先开好坡口。钢板桩采用封底单边V形坡口, 开好坡口后用起重机吊至需接长钢板桩位置上方, 然后用手拉葫芦调整桩的位置, 使两根桩的轴线、水平位置及锁口保持通畅顺直, 再将桩接头位置用4块钢板点焊固定。固定完成后, 将接头的V形坡口焊接填充, 焊接需分2～3层进行, 且需间隔跳开施焊, 以免桩因受热不均匀而产生变形, 锁口位置尤需注意。为保证钢板桩对接焊接的质量, 对接焊接完成后, 在每组钢板桩除对接焊接外, 加焊6块搭接板。

用液压振动锤插入钢板桩并振沉至一定深度后, 钢板桩下沉十分困难时, 改用液压锤施工, 在钢板桩上安装桩帽进行套打, 桩帽设计如图4所示。

钢板桩合龙是钢板桩施工中最后一个环节也是最重要的一环节, 直接影响着钢板止水效果。首先精确计算出钢板桩合龙位置, 配置相应规格的异形钢板桩, 然后根据现场实际情况, 实测出异形钢板桩的角度和尺寸, 以确保整个围堰的密封性。

在打桩过程中, 为保证钢板桩的垂直度, 用2台经纬仪在2个方向加以控制。开始打设的1, 2块钢板桩的位置和方向应确保精度, 以便起到样板导向作用, 定期测量, 打至预定深度后应立即用钢筋或钢板与围檩支架焊接固定。

围堰C基坑开挖时未出现失稳、管涌和隆起现象, 但是在钢板桩侧向出现均布漏水和涌砂。

围堰C基坑中黏土层和砂层太厚, 影响钢板桩贯入速度和深度, 导致钢板桩施工时需采用液压冲击锤施工, 钢板局部位置受力过大使锁口位置出现开裂, 且基坑开挖深度范围内土层以回填土和淤泥层为主, 土层密实度差, 导致水从围堰外涌入。

进场的钢板桩尺寸受加工及焊接工艺影响, 变形过大, 增加钢板桩的侧向摩阻力, 施打钢板桩过程中锁口出现带桩现象, 局部锁口出现开裂。

采用异形钢板桩对围堰进行合龙, 异形钢板桩计算中存在误差, 导致合龙位置不严, 出现流水带砂涌出现象。

钢板桩出现少量漏水现象, 则可以采用铝管引流堵漏的方法进行堵漏。在漏水点埋入铝管, 将铝管周边钢板桩位置清理干净, 然后用快速堵漏材料对渗漏部位进行堵漏, 封缝1d后, 用手持注浆泵向渗漏点内注环氧树脂水泥浆液, 注浆压力保持在0.3MPa左右, 恒压时间不少于10min, 当压力急剧上升时即停止注浆。注浆5d后如果不再渗漏, 即可割除露在外面的铝管, 封堵后表面涂1层渗透结晶型防水隔离膜。

钢板桩出现涌水涌砂现场, 钢板桩内侧无法进行封堵时, 可在钢板桩漏水点外侧钻孔进行双液注浆止水。施工工艺:①用钻机在漏水点两侧0.5m位置钻2个注浆孔, 钻孔至漏水点下1.5m;②下注浆管, 用六分水管, 管底开2m花管封底并用普通胶布包好花管;③管上头安装1个三通并各带单向阀和开关以便控制浆液和防堵管;④浆液密度0.8∶1, 硅酸钠40°Bé, 模数3.5, 先 用一部分兑清水1∶1备用;⑤操作时先开水泥浆泵灌至漏点冒浆再开水玻璃泵, 关泵时先关水玻璃泵再关水泥浆泵, 停停灌灌, 待漏点流量减小后可用100%水玻璃开灌, 但一定要控制压力及观测周边抬动等。

拉森钢板桩作为一种新型建材, 在基坑围护施工中越来越得到广泛应用。基坑围护采用拉森钢板桩能适应较为复杂的施工环境, 且施工简便, 质量控制, 工期短, 现场整洁, 此外钢板桩可以重复利用, 节省投资。

钢板桩支护施工中要特别注意地下水的影响, 遇到漏水现象应立即采取有效措施进行封堵, 以防止泥砂随渗水排出, 造成支撑后空洞, 导致地面沉降和基坑失稳现象。