拉森鋼板樁在特殊環(huán)境中的應用

呂 雪 琳

(太原鋼鐵(集團)有限公司，山西 太原 030009)

1 工程實例

1.1 工程概況

某焦化廠D201轉運站工程位于新建焦爐西側，新建篩焦樓北側，東側為新建干熄焦本體，西側臨近C108轉運站及鐵道。基礎軸線大小為14.5 m×12.9 m，基礎底板厚900 mm，豎壁厚800 mm。±0.000相當于絕對標高801.00 m。施工時自然地坪約為+0.13 m，基坑底標高為-12.43 m，南側與地下通廊結構相連接，通廊最低處-9.5 m，坡度13.93°。東北側有一集水坑，局部挖深。東側相連接通廊底標高為-4.8 m，待D201轉運站與南側通廊施工完畢后再進行東側通廊施工。D201轉運站為樁承載，基坑內沿豎壁布置有PHC 500 AB(125)管樁18根，樁長為30 m，樁頂標高為-12.23 m。

1.2 地質條件

1)地質概況。

第①層雜填土：成分復雜，結構松散，密實度不均。

第①-1層素填土：結構松散，密實度不均。

第②層粉土：呈中密～密實狀態(tài)，屬中壓縮性土。

第②-1層粗砂：呈稍密～中密狀態(tài)。

第③層粉質粘土：呈可塑狀態(tài)，屬中壓縮性土，

第③-1層粘土：呈可塑狀態(tài)，屬中壓縮性土。

第③-2層粉土：呈密實狀態(tài)，屬中壓縮性土。

第④層粉土：呈中密～密實狀態(tài)，屬中壓縮性土。

第④-1層圓礫：標準貫入試驗實測錘擊數(shù)平均值N=30.4擊，呈稍密狀態(tài)。

第④-2層中砂：標準貫入試驗實測錘擊數(shù)平均值N=25擊，呈中密狀態(tài)。

第⑤層卵石：剪切波速平均值為311 m/s，呈稍密狀態(tài)。

第⑤-1層中砂：標準貫入試驗實測錘擊數(shù)平均值N=29.5擊，呈中密狀態(tài)。

第⑤-2層粉質粘土：呈可塑～硬塑狀態(tài)，屬中壓縮性土。

2)地下水水位標高約-3 m，需打井降水，再進行挖土施工。

1.3 周邊環(huán)境

D201轉運站四周都分別布置有建(構)筑物，且場地較為狹窄，不具備放坡開挖的施工條件，且東側的干熄焦支架基礎也得同時施工。西側高爐C108轉運站，φ800灌注樁，-2.5 m基礎距-9.5基坑4 m，距離-12.5基坑5 m。

2 方案選擇

近年來某廠區(qū)內常用的深基坑支護形式見表1(周邊有卸載范圍，深度可適當加深)。

表1 廠區(qū)內常見的深基坑支護形式

因為每一個工程的工程概況，周邊環(huán)境，施工條件，工期及費用等多方面的限制，本工程雖然開挖深度12.5 m，按相對安全的支護方案應該選：灌注樁+止水帷幕或地下連續(xù)墻。但受下列主要因素的制約：

1)轉運站基礎管樁，在自然地坪施工時送樁長度達12.5 m，送樁難度大，打樁質量難控制；

2)深度12.5 m基坑，正常最少采用兩道支撐結構，內支撐跨度大，內支撐構件的截面及布置要求高，內支撐密布會對后序挖土、鋼筋吊運、綁扎等工作造成困難；

3)東側干熄焦基礎需要同時施工，干熄焦-6.0基礎與轉運站凈距離700 mm，且除塵進行打樁機打管樁作業(yè)，距離基坑不足20 m，打樁時產生的震動大，可能會對攪拌樁類止水帷幕支護體造成損傷；

4)要求工期較短，若采用混凝土類型的支護體，存在一定的養(yǎng)護期的組織間歇，且施工周期也相對較長；

5)從經濟方面考慮，灌注樁+止水帷幕或地下連續(xù)墻的支護措施費較高。

綜合以上各方面因素考慮，施工方案決定采用：階梯式雙層拉森鋼板樁+外拉、內撐支撐體系的支護結構進行支護，轉運站管樁在-6.0標高的基坑內施打。

3 基坑支護方案的設計

1)該工程中采用拉森鋼板樁作排樁支護，采用階梯式雙排樁形式，外圈(上層)拉森樁距離管樁軸線為6 m，一方面保護C108轉運站，另一方面解決-6.0標高打樁工作面的問題。外圈(上層)拉森樁樁頂標高+0.300 m，樁底標高為-11.7 m；里圈(下層)拉森樁距離樁軸線2 m，樁頂標高為-5.7 m，底標高為-17.7 m。

2)外圈(上層)拉森樁：采用拉錨的方式進行支撐，間距3 m設置一道拉錨，每一道拉錨末端打3根相扣的拉森樁作為錨樁，用鋼絲繩兩道作為錨索。

3)-6.0標高以上采用拉錨方式無內支撐，轉運站管樁在挖土至-6.0標高的基坑內施打。

4)里圈(下層)拉森樁：開挖范圍為-6 m～-12.53 m，在-6.10 m設內對頂鋼支撐。

5)拉森樁的拐角處為其防水的薄弱環(huán)節(jié)，故在拐角處采用高壓旋噴樁進行固化封閉。拐角封堵旋噴樁：樁徑500 mm，樁長12 m，相互咬合150 mm，布置三排，樁體水泥用量250 kg/m。

6)支護范圍內基坑外布置六眼降水井，基坑內布置兩眼降水井，通廊區(qū)域布置一眼降水井：雙排拉森鋼板之間采用無砂管井，井頂標高+0.300 m，井底標高-23.7 m。里(下)排樁之間采用鋼管井，井頂標高-5.7 m，井底標高-23.7 m。

7)外圈(上層)拉森樁與里圈(下層)拉森樁之間設型鋼支撐，標高在-6.0。

8)應急措施：基坑開挖后，若施工過程中出現(xiàn)變形過大等不利情況時，基坑底部超挖400 mm，并應增設H型鋼對頂。H型鋼底標高為-12.83 m，澆筑400 mm后素混凝土作為封底支撐兼做墊層。

4 基坑支護方案施工過程中存在的問題及處理措施

201轉運站深基坑基礎施工過程中，先開挖至-6.0，在-6.0施工打樁期間基坑支撐均正常。基坑開挖到底后由于東側除塵打樁震動較大，東側拉錨鋼絲繩發(fā)生滑脫、崩斷，-6.0基坑北側鋼管斜支撐焊口剪開，支撐滑移約100 mm，主要是支撐質量差，有缺陷，主要原因分析見下：

1)拉森樁與圍檁間空隙型鋼焊牢，無空隙；保證有效傳力(形成有效支座)。

2)圍檁必須通過連續(xù)焊接，形成整根連續(xù)梁受力；角部加斜撐。

3)鋼管頂緊圍檁焊接、無空隙；鋼管中心與圍檁腹板中心標高一致且支撐水平。

4)斜支撐應有防焊縫剪斷措施(加筋板)。

5)鋼絲繩在圍檁、拉錨樁間拉結水平受力無障礙物；鋼絲繩在不平的地表凸凹布置，一旦開挖受力后，鋼絲繩受力嵌入土中，應力松弛，會造成支護體變形。

6)鋼絲繩拉結有防割斷措施；H型鋼翼緣角部上半圓管或墊膠皮。

7)鋼絲繩收頭應反向扣接、防止卡扣打滑。

8)鋼絲繩拉緊，多條應同步均勻受力。

9)拉錨樁端鋼絲繩有防滑脫措施。

10)拉錨拉森樁的正確做法。

在設置拉錨處的鋼板樁與左右兩根樁(樁頂降低)頂標高要錯位，以便于鋼絲繩的設置。

根據(jù)現(xiàn)場存在的問題，進行了相應的緊急處理：對斜支撐與圍檁之間連接的焊縫開裂，重新進行補焊加強，增加了抗剪加筋板；修平土堆，增加了鋼絲繩，并正確打結；圍檁通過焊接，形成整根連續(xù)梁受力；增加了角支撐；對拉森樁與圍檁見空隙加型鋼塞填；同時為確保高爐C108轉運站安全，應對除塵打樁影響，在轉運站正面增加了三根對頂鋼管支撐。隨后工程順利施工完畢(見圖1，圖2)。

5 結語

該工程采用組合式支護體系是多方面因素制約的結果，之所以選擇該支護體系，就是將其分成兩步走，第一步主要受基坑內打樁條件的要求(空間與送樁)，在場地允許的范圍打第一排(即外排)樁，施工無砂管井并將水降至-7.0 m以下開始挖土至-6.5 m，進行管樁施工。外排樁結合上部拉錨相當于單支點排樁支護體，且在此階段該支護體系相對合理與安全。但隨著第二排(即內排)樁完成并開始挖土直至施工結束的過程中，內排樁充當了支護體系的主角，與滑移范圍內的土體一并作為內排樁的附加荷載。外排樁上部靠鋼絲繩拉錨，下部靠內層拉森樁-6.0支撐體系錨固頂緊，-6.0支撐體系荷載大質量要求高，很關鍵。

通過該工程的實例，說明選擇支護體系不能一味只考慮單一的體系，要根據(jù)施工環(huán)境的變化不斷修改和完善支護方案。同時更應該注重細節(jié)，因為“細節(jié)決定成敗”；拉森樁長度12 m，本工程基坑12.5 m，已經遠遠超過單層拉森樁應用深度極限，采用雙層拉森樁拉錨體系在震動環(huán)境中使用，由于鋼絲繩的預警性差，不建議在類似工程中使用。

[1] 鄒 洋.建筑工程中的深基坑支護施工技術分析[J].江西建材，2015(14)：99,104.

[2] 徐光權.建筑工程施工中深基坑支護的施工技術探討[J].低碳世界，2016(8)：137-138.

[3] 敬鵬程.建筑工程施工中深基坑支護的施工技術闡述[J].工程技術，2017(3)：106.