建筑工程深基坑支護施工中拉森鋼板樁的應用

趙中娥

（中鐵十四局集團建筑工程有限公司，濟南 250000）

1 引言

拉森鋼板樁是目前應用非常廣泛的基坑新型支護結(jié)構(gòu)，在施工中需要使用振動錘、打樁機等設備進行連續(xù)擊打，嵌入土體結(jié)構(gòu)內(nèi)形成連續(xù)墻的結(jié)構(gòu)形式。較之傳統(tǒng)基坑支護形式，拉森鋼板樁主要具備如下特點：（1）鋼板樁之間的咬合能力較強，能達到基坑止水的效果。（2）拉森鋼板樁占據(jù)空間相對較小，一般都可以在空間有限的區(qū)域內(nèi)進行施工。（3）拉森鋼板樁的主要施工材料是鋼板、型鋼，結(jié)構(gòu)強度高、剛性大，大量減少了取土量和混凝土使用量，環(huán)保性好、工期短。（4）鋼板樁建設費用便宜，互換性良好，能夠反復多次使用。因此，拉森鋼板樁的經(jīng)濟性、可靠性良好，施工效益較高，被廣泛應用到工程中。

2 工程概況

湖塍村（城市有機更新）安置地塊二期住宅項目占地面積56 208 m2，該工程基坑大體呈矩形，基坑周邊總長約為830 m。地下設計為1 層。筏板開挖深度約5.2 m。按照DB33/T 1096—2014《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定與工程周圍的環(huán)境特征，該工程項目的安全等級設置為二級，且結(jié)合基坑工程安全等級的重要參數(shù)選擇安全系數(shù)為1.0。

場地內(nèi)地層上部為全新世河漫灘相沖積地層，勘察深度53 m 范圍內(nèi)所揭示的工程地質(zhì)層為第四紀地層，工程地下水包含空隙承壓水與第四系松散巖空隙潛水。該項目工程開挖范圍土質(zhì)類似，有很多種，常見的有雜填土、粉質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土淤泥質(zhì)黏土，土體總體強度相對較差。該工程存在塌陷與變形問題。故而需要采取針對性的支護措施提升穩(wěn)定性。

3 方案設計

結(jié)合工程實際，土方開挖前需對基坑四周的場地進行平整，并確保平整后的場地標高不高于設計標高。基坑場地平整后標高為-1.10 m，基坑垂直開挖深度為5.20 m，上部深0.7 m為1∶1 放坡開挖，坡面設置80 mm 厚的C20 細石混凝土，內(nèi)配φ6.5 mm 的200mm×200 mm 鋼筋網(wǎng)片護坡。外側(cè)設置1 排樁長L=12 m 及700 mm×300 mm×13 mm×24 mm SP-IV 拉森鋼板，鋼板樁型鋼隔1 根插1 根，間距為1.6 m，內(nèi)配H350 mm×350 mm×12 mm×19 mm 預應力型鋼組合支撐，并在-1.8 m 處設置1 道H700 mm×400 mm×16 mm×25 mm 型鋼圍檁。然后在基坑周圍0.5 m 處設置300 mm×400 mm 排水溝，繼而再進行基坑開挖，直至達到設計高度，再進行墊層及承臺施工。

4 施工工藝

4.1 導軌架的安裝

鋼板樁項目的實施環(huán)節(jié)，施工人員不僅要合理進行樁體結(jié)構(gòu)的布置，確保深度符合設計要求，達到精度要求，還應防止在擊打作業(yè)中出現(xiàn)彎曲、變形的問題，保證結(jié)構(gòu)的性能合格。通常可以選擇設置導軌架的方式進行施工，以確保結(jié)構(gòu)性能合格，為項目施工效果提升起到積極的作用。在導軌架的安裝施工中，要注意下述幾方面的施工要點：（1）保證導軌架安裝精度達到要求，現(xiàn)場施工作業(yè)人員需要通過使用經(jīng)緯儀、水平儀進行現(xiàn)場管控，如果存在偏差過大的情況，及時調(diào)整處理，達到導軌架精度的要求，以確保后續(xù)的擊打施工可以滿足要求；（2）因為導軌架的位置和高度要求較高，直接影響導軌架的安裝精度，所以在安裝施工結(jié)束后，禁止隨意調(diào)整，否則將對擊打施工的精度產(chǎn)生影響；（3）應確保導軌架達到垂直度標準，且要預防發(fā)生觸碰鋼板樁的情況，有效提升工程的施工效果[1]。

4.2 鋼板樁打樁

1）鋼板樁在現(xiàn)場施工中，選擇應用“屏風式”打樁施工方式，做好各個流程的管控，保證后續(xù)板樁墻的剛度、防水性能合格，且達到平直度的標準，符合工程的施工標準要求，做好封閉處理，合龍形成整體結(jié)構(gòu)。

2）打樁施工時，根據(jù)工藝要求從一側(cè)開始進行插打作業(yè)，每一次插打工作時，都要保持連續(xù)性，所以樁機施工階段，行走線路、施工方向都要嚴格控制。但是因為單塊打入的方法極易產(chǎn)生傾斜的情況，存在過大的誤差時要立即采取措施糾正處理，保證平直度。

3）對鋼板樁圍堰軸線做好檢測分析，間隔一定間距設置導向樁，根據(jù)要求制作導向樁，并且進行掛線制作導線。打樁施工中，利用導線做好控制，保證鋼板樁軸線符合要求；法向精度滿足要求，可以選擇使用導向架的形式安裝處理。

4）單樁連續(xù)插打作業(yè)，保證樁頂高程符合設計要求，不會發(fā)生過大的偏差。在插打環(huán)節(jié)隨時進行監(jiān)控測量，保證樁體的傾斜度控制在2%以內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)偏斜過大的情況，需要使用拉齊法進行調(diào)正處理，拔起重新打入。如果在鋼板樁打入環(huán)節(jié)出現(xiàn)傾斜或者鎖扣位置存在縫隙的情況，在合龍的最終階段也會存在偏差，通常會選擇使用異形樁進行糾正處理，以滿足結(jié)構(gòu)施工的要求。

4.3 鋼板樁的拔除

1）基坑回填拔除鋼板樁。拔樁工作需要嚴格控制拔樁順序和拔樁時間，否則容易產(chǎn)生振動作用，導致地面發(fā)生沉降、位移等問題。

2）首先根據(jù)需要應用拔樁機直接夾住鋼板樁頂部，并且連續(xù)性振動1～2 min，讓周邊的土體松動，防止形成過大的摩擦力，并且緩慢進行振拔處理。拔樁環(huán)節(jié)要做好樁機負荷狀態(tài)的分析，反復處理后即可拔樁完成。

3）拔樁應注意下述幾個問題：（1）拔樁起點與順序控制，對于封閉型的鋼板樁墻結(jié)構(gòu)，通常選擇拔樁起點與其他的角樁至少間隔5 根。根據(jù)沉樁情況明確具體的拔樁起點。如果受到現(xiàn)場條件影響，可以選擇跳拔的方法。（2）振打與振拔。拔樁操作中，先通過設備活動板樁鎖口，避免存在過大的黏性，在振動的同時拔出。如果拔樁難度較高，先使用柴油錘將樁體向下振動100～300 mm 的深度，連續(xù)進行振動和拔出處理。（3）引拔阻力超出標準的鋼板樁，通過使用間歇振打的方法，單次振動15 min，保證連續(xù)性振動在1.5 h 以內(nèi)[2]。

5 常見質(zhì)量問題的原因分析與防治措施

5.1 滲漏和涌沙

1）現(xiàn)象。基坑開挖超出50%后，滲漏現(xiàn)象通常會在接縫、轉(zhuǎn)角的部位上出現(xiàn)，同時也會伴隨涌沙現(xiàn)象的存在。

2）原因分析。拉伸鋼板樁使用時舊樁占比較大，在投入使用前需要及時進行校正、修理，若該工作未完全按照要求進行，縮水處的咬合效果會比較差，容易發(fā)生接縫漏水問題。轉(zhuǎn)角位置進行封閉處理時，需要使用特殊形式的轉(zhuǎn)角樁。該位置需要進行切斷焊接，容易產(chǎn)生變形。在拉森鋼板樁施工階段，相鄰樁的鎖口位置容易存在間隙，極易造成密實度不足，難以達到工程的標準要求。

3）預防措施。舊鋼板樁打設施工前需及時進行校正處理，符合設計方案精度要求才能投入使用。一般來說，將樁體直接放置在工作臺上進行校正處理，如果發(fā)現(xiàn)彎曲變形過于嚴重，需要使用油壓千斤頂校正處理。制作符合要求的圍檁支架，保證鋼板樁的垂直度符合標準，在打樁工作全部完成后，檢測墻面垂直度，務必符合工程標準。打樁施工中，要做好鎖口部位的調(diào)節(jié)，在合適部位進行卡板布置，避免發(fā)生板樁位移過大的情況。因為鋼板樁打入環(huán)節(jié)容易發(fā)生傾斜，鎖口位置有間隙，封閉合龍難度過高，此時可選擇使用異形板樁施工，或者通過軸線封閉方式，滿足施工要求。

4）治理方法。根據(jù)現(xiàn)場需要選擇應用水玻璃水泥漿實現(xiàn)封閉處理。

5.2 傾斜、隆起或者裂縫

1）現(xiàn)象。應用拉伸鋼板施工階段，因為設備、車輛都位于板樁側(cè)面，開挖后容易發(fā)生樁體傾斜，坑底土存在隆起的情況，表面發(fā)生裂縫。

2）原因分析。該鋼板樁施工區(qū)域地質(zhì)條件為軟土，嵌固深度不足，坑底土隆起而導致管涌現(xiàn)象。在開挖作業(yè)中，因為挖土機以及運輸車輛在鋼板樁的側(cè)面，導致地面荷載增大，容易引發(fā)側(cè)移。

3）防治措施。在設計時，鋼板樁的深度必須通過嚴密計算分析，執(zhí)行國家標準的要求。挖土機、運輸車輛不得在基坑邊運行，必要時需詳細計算荷載參數(shù)，適當增加嵌固深度。通常在拉森鋼板樁施工環(huán)節(jié)，壓密注漿需要配合進行，周邊有鋼板樁支護的作用，基底水壓較大的情況下，為了能夠達到防水的要求，基底應展開壓漿施工，厚度參數(shù)根據(jù)土質(zhì)條件確定。此外，鋼板樁支護轉(zhuǎn)角極易產(chǎn)生密實度不夠的情況，導致流沙現(xiàn)象，所以，要做好壓密注漿施工，一般注漿為3～4 根。對于地下水位過高的情況，需要選擇使用輕型井點降水方法。

6 基坑施工監(jiān)測

6.1 基坑支護監(jiān)測儀器

選擇應用水準儀、經(jīng)緯儀開展鋼板樁外表沉降以及頂點位移監(jiān)測。水準儀的作用是對開挖以及地面的標高、沉降量進行監(jiān)測分析，經(jīng)緯儀則是對不同部位的控制點位移進行控制，需要做好水平位移以及沉降觀測。

6.2 監(jiān)測的布置和監(jiān)測頻率

1）在現(xiàn)場施工中，嚴密監(jiān)控支護情況。通常來說，每5 m應設置一個控制點，開挖施工前，需要在現(xiàn)場設置基礎(chǔ)技術(shù)參數(shù)。明確監(jiān)測點后，及時落實兩個數(shù)據(jù)的測量和控制，以避免誤差過大。基坑監(jiān)測頻率根據(jù)現(xiàn)場情況設定，以達到數(shù)據(jù)精度且隨時監(jiān)控的目的。如果經(jīng)過監(jiān)測后發(fā)現(xiàn)位移過大，需要適當增加頻次和數(shù)量，從而保障監(jiān)測的效果[3]。

2）基礎(chǔ)支護環(huán)節(jié)，對于承臺基礎(chǔ)水平位移沉降監(jiān)測，明確基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，進行承臺全面化監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測后獲取的數(shù)據(jù)信息得到，第一層位移量小，第二層開挖環(huán)節(jié)需做好連續(xù)性處理，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性合格，但是在降雨量較大的情況下容易發(fā)生位移量過大現(xiàn)象。

7 結(jié)語

1）基坑支護技術(shù)隨著地下空間開發(fā)而不斷進步，其工藝類型較多，并且地區(qū)性特點較為明顯。浙江地區(qū)軟土地質(zhì)較多，基坑支護特點明顯。隨著現(xiàn)代工藝、技術(shù)的研發(fā)和應用，基坑工程技術(shù)還在持續(xù)發(fā)展。

2）在廠房基礎(chǔ)、設備基礎(chǔ)部分應用拉森鋼板樁作為-5.1 m、-6.1 m 深基礎(chǔ)支護結(jié)構(gòu)，其施工速度快、效率高、安全性好，還能重復使用約30 次，項目成本較低，綜合利用價值高。

3）鋼板樁圍護結(jié)構(gòu)施工時，一般都會使用基底結(jié)構(gòu)的封底處理，保證基坑可以短時間內(nèi)挖到規(guī)定高程參數(shù)，基坑面施工全部完成后，混凝土墊層澆筑作業(yè)給后續(xù)施工提供基礎(chǔ)，可以大幅提升施工速度，并且雨季也不會產(chǎn)生過大的影響，工程項目施工可順利進行。

4）鋼板樁支護施工方式可避免造成嚴重的環(huán)境損壞問題，且施工工序簡單，質(zhì)量控制效果好，現(xiàn)場整潔度較高。

5）鋼板樁支護施工現(xiàn)場需要加強地下水的控制，如果存在有水的情況下，應該及時做好堵塞處理，避免泥沙隨著滲水而排出去。在和建筑物空間較近的情況下，地質(zhì)條件比較差時，應綜合分析應用施打加密樁的方式。

6）基坑開挖施工環(huán)節(jié)，需要隨時進行鋼板樁變形觀測，做好周邊建筑物位移控制，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)了解現(xiàn)場是否存在突發(fā)情況，保證現(xiàn)場施工安全。