鋼板樁圍堰施工及風險防范措施

王曉軍

（邢臺路橋建設總公司，河北 邢臺054001）

1 鋼板樁技術簡介

鋼板樁是一種截面為Z 形、U 形、H 形或其他形狀[1]，兩側鎖口或彎邊交互連接的基礎用鋼結構體，用以止水或支護用。國內常用的為拉森鋼板樁。

2 鋼板樁適用范圍

鋼板樁的用途在國內外工程建設中極為廣泛，如擴大基礎、管線、管廊等地下空間的深基坑開挖支護；水中及水下基礎作業的隔水支護；臨時性的運輸棧橋、碼頭、觀景平臺搭設等；堤岸防護、攔段河床；防洪、防流沙、防坍塌等特殊地質或特殊環境下的工程。

3 鋼板樁的優點

鋼板樁具有輕質、高強、隔水效果好、適用范圍廣、經濟耐久、裝拆方便，且可循環使用、支護效果良好等特點。

4 鋼板樁圍堰施工工藝介紹

鋼板樁施工工藝流程主要包括：場地清理→定線測量→插打定位樁→插打鋼板樁→根據方案施工支撐系統→基坑開挖至墊層底→排水系統設置→封底混凝土澆筑→施工樁基或承臺→拆除支撐系統→拔出鋼板樁。

鋼板樁鎖口相互連接咬合形成連續的鋼板樁墻，結合圍檁、內支撐和封底混凝土等，用來擋土和擋水，形成無水的“干作業”環境。以水中拉森鋼板樁圍堰為例，從施工準備、鋼板樁檢查、插打、止水、封底混凝土澆筑等工序介紹鋼板樁圍堰的施工方法。

4.1 施工準備

施工前，應根據地質條件、水位情況、圍堰深度等確定鋼板樁長度和型號，編制鋼板樁圍堰專項施工方案并根據要求開展專家論證，通過后方可開工。

提前規劃好鋼板樁平面布置尺寸，采用順作法安裝圍檁和內支撐，并同時預留承臺模板安裝空間以及橋墩施工空間。

調查地質情況，采用靜力壓樁或振動沉樁等方式進行鋼板樁打設，在黏土地質可采用QUY80 履帶吊配合振動打樁錘輔助下沉鋼板樁。

4.2 鋼板樁平直度和鎖口吻合檢查

鋼板樁進場使用前，要詳細量測其長度、型號，進行相應編號，并對鋼板樁在專用檢查作業臺上進行檢查使用電動絞車牽引鋼板樁進行平直度和鎖口吻合檢查，凡牽引阻力大于5 kN，應進行外形校正和鎖口整修[2]，同時要檢查鎖口止水帶是否完好，對不符合要求的進行整修或更換。凡鋼板樁樁身和鎖口翹曲、死彎和鎖口扭曲殘損不能校正修復者必須作報廢處理。

4.3 鋼板樁插打

鋼板樁圍堰在下沉，應徹底清除鋼板樁垂直投影線下的雜物，特別是石塊、鐵件等硬質材料。打樁時，鎖口內應施作黃油混合膏，降低插打摩阻力，確保鎖口防滲效果，同時在鋼板樁與封底混凝土的側向結合面要涂刷隔離劑，減小拔出鋼板樁時的摩阻力。

鋼板樁的插打順序由圍堰上游中心開始，向兩側對稱擴展打設，在圍堰下游中心處合龍。其中，首根鋼板樁插打是鋼板樁圍堰施工的關鍵一步，必須采取緊固措施保證其精度、深度、垂直度等。在插打工程中，時時監測垂直度、打入深度等，隨時糾偏、隨時調整，當發生較大偏位無法糾正時，要果斷拔出，重新插打，直至合格。

第1 根鋼板樁插打完后，在鋼板樁正面沿圍堰輪廓線焊接導向裝置，引導后續鋼板樁插打。其余鋼板樁插打時每3 根為1 組，插打豎直，分散偏差，有偏即糾，在第1 根鋼板樁兩側對稱插打。插打方向為自上游向合龍口進行，逐步分次振打至設計標高。如在黏性地質下，可采用QUY80 履帶吊配合振動錘打樁機插打鋼板樁，插打時在樁頭處加焊鋼板保護鋼板樁頭。

4.4 鋼板樁合龍

鋼板樁合龍是圍堰施工的關鍵工序，合龍的質量直接影響到鋼板樁的垂直度、隔水效果、施工安全、工期等。如果合龍時尺寸偏差大，則調整鋼板樁的垂直度，采用異型鋼板樁進行插打合龍。圍堰合龍后測試圍堰內外河床底標高，為圍堰內抽水及河床下開挖做準備。

4.5 內支撐安裝

內支撐安裝采用順作法施工，應事先在鋼板樁上標識出內支撐的位置，以便于快速安裝，邊抽水邊進行內支撐安裝，抽水前或開挖前應對各層內支撐高程面進行測量放樣，隨抽水或開挖隨安裝內支撐。

4.6 鋼板樁止水

組樁及單樁的鎖口內涂以黃油或瀝青，以減小插打時的摩阻力，保證鋼板樁的防滲性能[3]。保證鋼板樁圍堰不漏水的根本措施是通過各種控制措施使鋼板樁圍堰達到較高的施工精度和緊密咬合。每一根鋼板樁在插打鎖口連接的另一側鎖口底部焊好堵頭板，防止鎖口內止水材料被擠走，造成鋼板樁圍堰漏水。

4.7 圍堰封底混凝土

封底混凝土的澆筑原則是先低處后高處，當混凝土體量較大時，應采用多泵車同時澆筑的方法，縮短封底混凝土澆筑時間。封底混凝土要一氣呵成，不宜中斷。封底混凝土澆筑時要對拌和物的生產配合比、坍落度等進行嚴格控制。待到水下混凝土強度達到設計要求后，在進行抽取圍堰內的水時要密切監測鋼板樁變形情況。

4.8 拆除內支撐

內支撐間距設計除應滿足結構力學要求外，還要與基礎及墩臺設計高程相適應。封底混凝土澆筑后即可拆除最下層內支撐，承臺墩身施工完成后即可拆除內支撐和鋼板樁圍堰，邊拆除邊回填土或回灌河水。

4.9 基坑監測

基坑開挖前，應根據基坑的開挖方案以及周邊的環境制訂基坑變形觀測方案。開挖過程中要設專門的測量小組對主要控制點進行監測，根據監測結果繪制變形曲線，在監測過程中，一旦發生拐點或突變必須立即停止施工，查明原因、采取補強措施后方可繼續施工。

4.10 拔出鋼板樁

拔出鋼板樁需事先解除圍檁、角支撐和基礎、墩身等連接件。以鋼板樁安裝時的逆向順序拆除，即從下游合龍處由兩側對稱向上游中心逐根拔出鋼板樁。如拆除阻力較大，可采用輔助高壓射水以減少摩阻力、向下錘擊鋼板樁使其與封底混凝土脫離、圍堰內注水等措施。

5 鋼板樁施工風險防范措施

雖然鋼板樁屬于臨時工程，但其多應用于超過一定規模危險性較大的分項工程中，風險極高、隱患較大，故必須做好鋼板樁現場情況調查、模擬數值計算和施工質量控制。

5.1 鋼板樁計算風險

勘探資料不全或沒有準確反映現場工程地質情況，使鋼板樁計算不符合實際情況，造成鋼板樁失穩：要對土質情況、水文條件等進行詳細勘察和檢測，特別是精確實測土體的容重γ、黏聚力c、內摩擦角φ 值，在含水量或水位較高的情況下，要考慮水壓力作用，以此作為計算鋼板樁圍堰的強度和剛度以及穩定性驗算的依據，確定鋼板樁選型、入土深度、圍檁間距、角支撐形式等重要結構參數。符合現場實際情況的計算是施工風險防范的重要保障。鋼板樁的剛度較混凝土地下連續墻剛度小，因此，在計算時要充分考慮其最不利懸臂工況下的剛度問題。

5.2 鋼板樁插打風險

鋼板樁插打要防止樁身傾斜，根據基坑開發設置圍檁和角支撐，在土質基坑施工時，要開挖1 段支護1 段，切不可一次開挖到位再集中支護，造成基坑坍塌。要合理選擇打樁工藝和打樁設備，在插打前先進行試樁，確定打樁設備的型號、樁錘重量等技術參數。

如水下作業較深，應采取導向裝置防止鋼板樁在錘擊過程中發生變形、移位，確保鋼板樁垂直度和鎖口連接質量，嚴格按照設定的打樁順序進行逐樁打設，保證鋼板樁順利合龍，且在有地下水影響的情況下，確保不漏水，同時，還要保證鋼板樁圍堰入土嵌固深度，防止出現“踢腳”和“管涌”風險。

5.3 鋼板樁承載風險

鋼板樁施工完畢后，如施工不注意可能存在集中堆載問題，造成鋼板樁局部失穩。如確需集中堆載，進行鋼板樁圍堰結構設計時，必須充分考慮；在施工過程中，要避免集中堆載。

5.4 鋼板樁施工安全風險

鋼板樁多應用于深基坑、深水作業等危險性較大的分項工程中，現場務必做好安全防護工作，坑壁周圍設置相應的防護網，隨施工隨防護，同時，要求操作人員嚴格按照操作規程規范作業，戴安全帽、系安全帶、穿防滑鞋等。

6 結語

隨著我國5G 技術、人工智能、互聯網、物聯網、北斗導航定位、中國制造2025 等技術的發展，鋼板樁的施工也將從傳統的機械化向智能化方向發展，新材料、新結構、新裝備的誕生將為深基坑、深水作業提供更加便捷、安全、經濟、精確甚至智慧化的產品，未來輕質、高強、耐久、智能的鋼板樁材料也會有所突破，將有效降低施工風險，推動地下工程高質量發展。