建筑施工中拉森鋼板樁在復雜基坑中的支護應用

鄒荻柯，唐偉偉，胡 昕，牟法強

（中國建筑第八工程局有限公司，上海 200120）

1 工程概況

本工程位于上海市青浦區，地質條件較差，開挖深度約5m，施工條件復雜。地庫總建筑面積約3230m2，全長約353m，地庫南、北側為18層住宅樓，最近距離800mm，西側為商業房，東側河道距地庫最近處僅4.2m。如圖1所示。

圖1 地庫周邊環境示意圖

原設計方案中，地庫圍護采取復合土釘墻，但是考慮到施工進度、場地限制等因素，最終選取拉森鋼板樁圍護結構。

2 地質條件

本工程位于屬于瀉湖沼澤平原類型，地形較為平坦。

擬建場地65.45m深度范圍內的地基土屬第四季全新世及上更新世沉積物，主要由飽和粘、粉性土及砂性土組成，一般呈水平分布。

3 支護計算

基坑設計總深4.95m，依據《上海市標準—基坑工程技術規范（DG/TJ08-61-2010）》進行設計計算，計算斷面基本情況為：

該區域采用一級放坡＋鋼板樁圍護方式，坡比為1：1.2，表面采用C20細石混凝土護坡，支護為懸臂式FSP-IV型鋼板樁。

3.1 擋墻及放坡設計（見圖2）

圖2 擋墻及放坡設計圖

地面荷載：20.0kPa，鋼板樁嵌入深度：8.550m。

3.2 抗傾覆計算（見圖3）

圖3 鋼板樁抗傾覆受力圖

抗傾覆安全系數：2784.3*3.27/（278.9*4.37+354.5*5.19）=2.98。

3.3 鋼板樁強度計算

設計值系數：1.25；

彎矩折減系數：1.0；

最大彎矩標準值：183.2kN·m；

彎矩設計值：229.0kN·m；

鋼板樁抗彎截面模量1816000.0mm3；

鋼板樁邊緣正應力：126110.8kPa；

抗彎強度設計值：210000.0kPa。

通過數據計算及性能對比，最終選擇FSP-IV型鋼板樁，樁長12m。拉森鋼板樁參數見表1。

表1 拉森鋼板樁參數

4 施工準備

4.1 技術準備

學習本工程巖土工程勘察報告。確定最優圍護方案，并有針對性的制定打樁順序及質量、安全保證措施。編制施工技術交底，并向施工人員進行技術、安全施工交底。

4.2 施工機具

打拔樁機為挖掘機（KATO1250）加振動錘改裝而成 ，振動錘為曰本產NPK－HP－7SXB型，激振力200kN。吊樁機為KH100-30t履帶吊。

4.3 材料準備

黃沙，粒徑要求中粗；導板（鋼板），采用厚度達1.5cm的鋼板。

5 施工要點

5.1 施工工序

打鋼板樁→挖去表層土體→局部安裝圍檁→基坑開挖→地庫結構施工→基坑回填→拆除支撐圍檁→拔出拉森鋼板樁→在樁的縫隙處用細砂回填密實。

5.2 鋼板樁的檢驗

鋼板樁運到工地后，需進行整理。清除鎖口內雜物（如電焊瘤渣、廢填充物等），對缺陷部位加以整修。

鎖口檢查的方法：以同型號鋼板樁作標準，檢查鎖口扭曲及“死彎”部分，并進行校正；為確保每片鋼板樁的兩側鎖口平行，需要進行寬度檢查，方法為對于每片鋼板樁分為上中下三部分用鋼尺測量其寬度。對于肉眼看到的局部變形可進行加密測量，對于超出偏差的鋼板樁應進行置換；鎖口抗滲及潤滑措施，對于檢查合格的鋼板樁，為保證鋼板樁在施工過程中能順利插拔，在鋼板樁鎖口處涂混合潤滑劑，增強防滲性能。

5.3 鋼板樁的打設

施工現場先進行場地平整，機械、材料等全部就位以后就可以進行打樁。打樁前先確定好打樁的方法、順序、打樁機行進路線及開打位置等，打樁過程按以下順序進行：先由測量人員定出鋼板樁的軸線，可每隔一定距離設置導向樁，導向樁直接使用鋼板樁，然后掛繩線作為導線；準備樁帽及送樁：打樁機吊起鋼板樁，人工扶正就位；單樁逐根連續施打，注意樁頂高程不宜相差太大；在插打過程中隨時測量監控每塊樁的斜度不超過2%，當偏斜過大不能用拉齊方法調正時，拔起重打；鋼板樁施打完成以后，為了增加鋼板樁的整體穩定性和剛度，在樁頂施工截面尺寸為500×500的壓頂梁。

打樁過程中注意事項：拉森鋼板樁開始打樁時一定要控制好樁的垂直度，首先要確保第一根樁的絕對垂直度；第1根樁不要打到需要的標高，應比要求標高高出0.2~0.3m，預防第2根樁打入時將第1根樁帶下，侍數根樁完畢后再逐一將前樁送到所需標高；拉森鋼樁的鎖口必需平直，打樁前鎖口內應涂上黃油及鋸沫，以減少阻力，且有抗滲漏作用。

5.4 鋼板樁的拔除

鋼板樁拔除不同于施打過程，需要提前考慮拔樁機行進路線、荷載及對結構的振動影響。

拔樁過程中，先用打拔樁機夾住鋼板樁頭部振動1～2min，使鋼板樁周圍的土松動，產生“液化” ，減少土對樁的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔樁時注意樁機的負荷情況，發現上拔困難或拔不上來時，應停止拔樁，振動1～2min后再往下錘0.5～1.0m再往上振拔，如此反復可將樁拔出來。

拔樁應設法減少拔樁帶出的土壤，目前主要采用灌水、灌砂措施。對拔樁后留下的樁孔，必須及時回填處理；否則由于拔樁的振動影響，以及拔樁帶土過多會引起地面沉降和位移，給己施工的地下結構帶來危害，并影響臨近原有建筑物或底下管線。

當拔樁機必須在地庫頂板作業時，結構頂板面需鋪設黃沙，地庫內進行排架支設，以分解拔樁過程中，拔樁機對地庫結構的瞬間振動力。

6 實施效果

在本工程地庫結構的施工過程中，通過監測數據顯示：拉森鋼板樁圍護體系內側無滲水現象，基坑內也沒有出現滲漏、管涌等現象；發現樁頂向基坑內的偏移量最大值為34mm，小于60mm，而且沒有出現日變量連續2d以上≥5mm的現象，符合設計要求；施工過程中沒有發現坑底土體有隆起的現象。

7 結語

采用拉森鋼板樁作為基坑圍護體系，最為便捷、環保。相比復合土釘墻錨桿施工技術等，能夠提高40%以上工期；并能夠重復利用，對工期、成本控制都有很大幫助。

[1] 上海市勘察設計行業協會，上海現代建筑設計（集團）有限公司，上海建工（集團）總公司. DG/TJ08-61-2010 基坑工程技術規范[S].上海市城鄉建設和交通委員會，2010.

[2] 中國建筑科學研究院.GB50007-2011 建筑地基基礎設計規范[S].中國建筑工業出版社，2011.