拉森鋼板樁在淤泥質深基坑支護中的應用

張新平

(福建省第一公路工程公司)

1 引言

隨著我國交通建設的發展，基坑支護技術已經成為地基處理領域的一個難點和熱點。尤其在河道中施工，往往其淤泥性質及開挖深度等各種不穩定因素給基坑施工帶來眾多困難，其支護方式的選擇尤為重要。拉森鋼板樁是一種可重復使用的環保材料，具有高強輕質、止水性能優越、耐久性強、施工效率高、作業占用場地小、施工工期短、重復性好等本身固有的獨特性能在基坑支護工程方面具有廣闊的市場前景。

2 工程概況

火燒橋箱涵位于潯美渠，橫穿324國道，處于六叉路口正中，其北側緊挨著華園北路和通源街，西側靠近國道火燒橋，交通情況十分復雜。設計將原火燒橋拆除后重建箱涵，為3孔-凈寬6m×凈高3.8m，總寬20m。為合理進行施工期間交通組織，將箱涵施工順序分為三段，現狀火燒橋為中間段長41m，左右兩側段各長45m;箱涵流水面高程0.32m，箱涵基底高程-1.33，整個箱涵坐落于淤泥層中。

舊火燒現狀原地面高程約為5.16～5.79m，排洪溝現有水位高程為2.9～3.3m，淤泥層較厚。箱涵所處位置地質情況自上而下為:5.13～0.67m為雜填土0.67～-4.5m為淤泥層，-4.5～6.13m為中砂，-6.13～-11.53m為碎塊狀強風化花崗巖。

3 深基坑施工總體方案

3.1 基坑支護方案的選定

箱涵處于交通交叉口中，交通情況十分復雜，且箱涵施工過程必須保證交通順暢，以節段3為例，箱涵北側2m有一條Φ500自來水管和10kV高壓線，西側為舊火燒橋，其下部及基礎均為漿砌片塊石，穩定性差，基坑開挖對周邊環境影響較大。工程大面積開挖平均深度為6.5m，坑底均為淤泥，施工場地狹小，宜采用剛度較大的支護形式來控制位于。通過質量、安全、工期、成本、使用范圍、實用性及材料設備的比選，現場施工中采用較為經濟的拉森IV型鋼板樁施工方案，作為支護與止水帷幕使用。

3.2 鋼板樁支護方案設計

根據本箱涵所處地質條件、基坑邊路堤堆載和地下水位情況，采用專業基坑支護計算軟件進行設計驗算。得出宜采用樁身長12m的支撐式拉森鋼板樁支護，基坑開挖后埋入土深度大于3m，鋼板樁腰梁采用2根32a普通工字鋼，水平間距5m。中間支撐柱采用D325X6.5鋼管，長度14m，間距3.5m。鋼墊板及腰梁與中支撐接觸處采用滿焊焊接，腰梁與鋼板樁接觸處采用滿焊焊接。橫向支撐采用兩層φ37.5×6.5的鋼管支撐，間距5m。縱向支撐為在轉角位置采用兩層φ32.5×6.5的鋼管支撐斜撐和在中線采用兩層φ37.5×6.5的鋼管支撐對稱。

3.3 總體施工步驟

(1)平整場地，測量放線，施打拉森鋼板樁圍堰和支撐柱;(2)開挖至頂層支撐面以下1m，架設頂層圍檁支撐;(3)開挖至第二層支撐以下0.5m;(4)架設第二層圍檁支撐;(5)基坑開挖至墊層底標高，并完成基底換填處理;(6)澆筑底板混凝土及底板混凝土與鋼板樁間澆筑支墩混凝土;(7)待傳力帶混凝土強度足夠時完成第二道內支撐的施工轉換，并拆除第二道支撐;(8)完成剩余箱涵結構后，進行基坑回填并拆除頂層支撐及拆除鋼板樁圍堰。

3.4 拉森鋼板樁施工技術

本箱涵鋼板樁圍堰大小為23m×33m，打樁時要采取林火機動的措施來滿足現場條件，保證板樁橫向和豎向精度所采取的每項措施，都必須符合相關的安全標準。因此必須重點考慮設備通道、工人、起吊拼裝的位置、打樁的安全性和精度等。其主要方法有兩種:逐根打入和屏風式打入。

(1)鋼板樁施打

鋼板樁經吊車就位后，采用履帶式挖掘機配DZ30液壓振動錘打樁機施打。基于本項目主要為松軟土層和硬塑淤泥層，樁長為12m，為實現打樁效率最大化，擬采用逐根式打樁法。

①施打前一定要熟悉地下管線及構筑物的情況，并先由測量人員認真準確定出鋼板樁圍堰的軸線，并設置一定的導向樁。②打樁前，先對鋼板樁逐一檢查，剔除連接鎖口處銹蝕、變形嚴重的鋼板樁，然后由打樁機吊樁，人工扶正就位。③樁就位后，先采用冷打方式輕輕錘擊數下，再單樁逐根正常施打，保證樁頂高程平直，達到設計標高。④打樁過程中樁底有土壓力，樁鎖口之間縫隙較大，上端容易產生傾斜，需注意監測傾斜度不超過1％，當超過時應予以糾偏。

(2)內支撐安裝與拆除

在基坑土方開挖至第一層支撐以下1m時，做到基坑角部不預留任何松土堆，嚴格按設計要求進行圍檁及支撐的安裝。內支撐包括圍檁、對撐、角撐、隅撐、支撐柱等，內支撐自上而下設置，分兩層支撐。一邊開挖，一邊安裝。安裝時按照設計要求，測量標高及支撐軸線掛線以檢驗支撐位置，確保無縫鋼管與圍檁垂直，并及時安裝隅撐。在底板和鋼板樁之間設置傳力帶，在底板混凝土與傳力帶混凝土達到80％強度時進行基坑分階段回填，并對稱間隔拆除底層支撐與圍檁，避免瞬間應力釋放過大而導致局部變形開裂。

(3)鋼板樁拔除

基坑回填后拔除鋼板樁，拔樁前應充分考慮拔樁方法和拔樁時間，拔樁起點應離開角樁5根以上，先用拔樁機鎖住樁頂，振動1～2min，使鋼板樁周圍土液化，減少對樁的摩阻力，慢慢向上振拔。

3.5 基坑監測

為控制圍護結構，周邊建筑物(橋梁)與地下管線(自來水)的變位、沉降和預報施工中出現的異常情況，并正確指導施工，在施工中建立嚴格的監測系統，主要有以下幾點:

(1)在維護結構轉角處設置水平、沉降觀測點。

(2)在對撐、角撐受力最大點設置應變觀測點。

(3)基坑外地表沉降、裂隙，基坑坑底回彈量。

(4)周圍建筑物和地下管線的水平位移、沉降差及傾斜。

(5)地面及坑內地下水位監測。

4 鋼板樁支護在施工中的幾點建議

拉森鋼板樁作為本箱涵基坑的主要維護結構，其結果證明是正確和安全的，并未對相鄰橋梁和主干道造成明顯影響。基于本箱涵的成功經驗，提出以下幾點建議，以供類似工程參考。

(1)施工鋼板樁時，必須確保其垂直度和樁位在允許誤差范圍內，建議施工剛性導向圍檁，可有效消除板樁的橫向傾斜。

(2)凈空受限時，可沿預定的樁線挖一條溝，以增加凈空高度，另在地面上將鋼板樁組裝成排樁，用臨時橫支撐固定，其長度要小于凈空高度。開始沉樁時可在臨時支撐上錘擊，待凈空夠時再將樁錘移到正常位置。

(3)基坑內設置集水坑時，由于圍堰轉角附近的水力坡度最大，集水坑應盡量遠離墻體及轉角。

(4)基坑應分層開挖，開挖速度不宜過快或小面積開挖過深以及不及時施加支撐，防止維護結構受力急劇增大，易引起鋼板樁的變形與失衡，引發安全事故。

(5)建議在施工中采用主動支撐的方式，做到先撐后挖，以減少維護結構開挖后無支撐的暴露時間。施工中各層開挖到支撐架設控制在16h，基底回填及封底混凝土施工應控制在24小時進行。

(6)拔除鋼板樁時，應盡量減小速率，可使拔樁產生的空洞密實。

5 結語

本箱涵改建項目屬于城市建設道路，因其作業面狹窄，易臨近建筑物或街道，施工現場很難封閉交通，工期緊，再加上水、電、氣、通信、排污管道等影響，結合所處地質的實際情況，綜合各種約束因素來考慮其適用性，充分利用已有技術條件，從選擇鋼板樁作為箱涵維護結構的實際應用效果來看，相比土釘墻、鉆孔樁、沉井、鋼管樁等各種支護方式，具有對周圍環境擾動小，工藝簡便，材料周轉率高，工期較短，工程造價低的特點，在整個工程中節約了造價和時間成本，安全可靠地完成箱涵建設任務，取得了良好的應用效果和經濟效益，為市政工程淤泥質深基坑圍護提供了很好的經驗，為統一鋼板樁的施工技術規范和技術提供了一點實踐。

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