少降水深沟槽开挖及拉森钢板桩支护施工技术探究

陈鹏

摘 要：本文所研究的少降水深沟槽开挖技术工法是在不采用专门的降水措施的前提下，采用可周转的拉森钢板桩支护体系，进行管道深沟槽施工。这种方法能有效缩短工期、提高效率、降低成本，可以在合适的条件下进行广泛推广。

关键词：少降水;深沟槽;拉森钢板桩;支护施工;技术研究

中图分类号： TU992.05            文献标识码： A            文章编号： 1673-1069（2017）01-50-2

0  引言

在唐山市曹妃甸区的基础设施工程一期PPP 项目中，工程所在地表土层和下部土层的土壤性质较为特殊，难以成形;加之地下水位与地面标高差较小，且地下水与附近海域联通，很难达到较好的降水效果，传统的放坡开挖技术工法无法在这一土质及地形条件下实施起来极为困难，故而，转而采用少降水深沟槽开挖及拉森钢板桩支护施工技术。施工过程中，该支护体系安全可靠，止水效果好，施工周期较短，应用效果良好。

1  适用范围及工艺原理

1.1 适用范围

本工法适用于地下水较丰富、地下水位较高、降水难度大、基坑最大深度10m左右、工期紧、短期工作量较大的滨海吹填土地区的管道工程及类似工程施工。

1.2 工艺原理

本工法在管道工程施工的具体应用时，在拟建设的管道两侧震动各打入一排拉森钢板桩，根据开挖深度，在钢板桩内侧贴壁设置多道（若需要）围檩，并设置多道（若需要）内支撑的一种支护形式。各板桩之间环环相扣，形成一套地下连续、完整、具止水效果的深沟槽地下连续支撑结构。

2  施工技术特点

2.1 机械人员单一，施工方法简单

该工法施工工艺简单，主要包括土方卸载、钢板桩打拔、基坑支护、沟槽开挖等施工内容。就各单一的施工工序而言，均为较传统的施工方法，所采用的机械设备及人员均和传统的施工方法一致，无特殊的机械及人员要求，资源的组织、现场的管理均不难。

2.2 流水线作业法，施工效率较高

采用该方法进行市政管道工程施工的过程中，现场主要形成如下几个作业区：钢板桩打设区、沟槽开挖及支护区、管道安装区、沟槽回填及钢板桩拔出区。各作业区受外界干扰及约束较小，各作业区可独立进行施工作业，总体容易形成流水线作业，对于施工效率的提高较有利。

2.3 单位周期较短，工期容易控制

该工法一般选取每50m作为一个作业单元，或者以每两个管井之间的距离作为一个施工单元。该工法取消了传统的先降水的工序，充分利用拉森钢板桩止水效果好的特点来进行基坑内的水位控制，遇到水量较大时，结合集水坑抽排的方法，利用大功率抽水泵进行排水。单个作业单元能在一天内完成从钢板桩打拔到沟槽回填的施工作业。

2.4 机具周转率高，综合成本较低

该工法所用的机械设备及各种小型机具均可有效周转，且在每个作业单位完成施工作业后可迅速转入下个作业单位使用。根据现场条件、工期的要求、工作量的大小合理的配备施工机具，可有效实现机具费用的均摊，大大降低施工作业成本。

2.5 施工和谐统一，保全路基质量

在路基采取强夯密实法的情况下，需要在路基工程完成强夯作业后，反开挖进行管道工程的施工。为了避免对已成型路基的破坏，取消了传统的降水施工，以减小对地下水系的破坏，并且拉森钢板桩的止水优势刚好也有利于保存路基边缘地带原有地下水系统，从而达到保全路基质量的问题。

3  基本工艺流程及操作要点

3.1 基本工艺流程

少降水深沟槽开挖及拉森钢板桩支护施工技术基本工艺流程如图1。

3.2 工法要点

①设计拉森钢板桩支护体系。根据沟槽开挖深度确定所需钢板桩的长度，并对支撑道数、位置及间距进行设计，根据地勘报告中土质属性对板桩、围檩及支撑进行受力验算及稳定性验算，并进行基坑底部隆起验算，确保设计体系满足要求。超过8m的超深位置若计算桩长不够时，考虑对沟槽两侧土体上层先进行一定深度的开挖，以减小钢板桩实际支护深度，进而减小钢板桩所受土压力，以满足要求。②拉森钢板桩打拔技术。施工机械采用打拔桩机，配合振动锤施工。单桩打入法以一块或两块钢板为一组，从一角开始逐块插打，直至工程结束，这种打入方法施工简便，可不停顿地打，桩机行走路线短，速度快。打桩同时采用轴线修整法确保钢板桩的转角和实现封闭合拢。③地基沟槽开挖与支撑技术。在钢板桩头位置垫设钢板，挖机横跨钢板桩两侧，骑桩倒退开挖。土方开挖时注意进行分层开挖施工，分层厚度宜为1～1.5m，并严格按照图纸要求的尺寸及高程施工，开挖到预定深度后应立即排除积水，并注意观测开挖过程中，周围土体的稳定性及渗水情况。对于基坑深度超过一般挖机操作范围的路段，为了避免让挖机下到基坑中以完成开挖作业而增加基坑开挖宽度，可采取“逆吹填法”完成基坑的开挖。

结合现场情况，优先选用沟槽降水与水泵辅助抽排的方案，地质条件极差路段，考虑其他降水措施。沟槽开挖至设计标高后，由测量人员对基底高程、坡度、轴线位置、基底土质情况进行复测，检查合格后，及时进行管道基础处理及安装施工。

4  质量控制

4.1 原材料质量控制

各种原材料，半成品严格按质量要求进行采购。钢板桩送到现场后，应及时检查、分类、编号，钢板桩锁口应以一块长1.5～2.0m标准钢板桩进行滑动检查，凡锁口不合应进行修正合格后方能使用。

4.2 钢板桩施工质量控制

①在使用拼接接长的钢板桩时，钢板桩的拼接接头不能在围堰的同一断面上，而且相邻桩的接头上下错开至少2m，所以，在组拼钢板桩时要预先配桩，在运输、存放时，按插桩顺利堆码，插桩时按规定的顺序吊插。②钢板桩锁口漏水时，可在围堰外撒大量细煤渣、木屑、谷糠等细物，借漏水的吸力附于锁口内堵水，或者在围堰内用板条、棉絮等楔入锁口内嵌缝，撒煤渣等物堵漏时，要考虑水流方向并尽量接近漏缝，漏缝较深时，用袋装下放到漏缝附近处徐徐倒撒。③围檩与钢板桩之间有缝隙时，用木楔塞紧，使围檩受力均匀。

4.3 基坑监测

①沟槽周边沉降及位移监测。监测点和控制点每15m设置一个，均采用钢筋水泥制作，设置稳固。采用全站仪观测水平位移，采用精密水准仪观测垂直位移。沟槽开挖期间每开挖一层观测2次或每天观测2次，时间为上午开工前，下午收工后。如顶端位移量稳定在10cm范围内，则说明该结构是稳定的。如果发生超过允许位移的情况，一定要及时对钢板桩采取加密横撑间距等加固处理，保证基坑安全。②土体侧向变形监测。沿沟槽周边每15m布设一个测斜孔，测斜孔采用专用PVC管。测斜孔埋置时确保其中一组导向槽垂直于沟槽边线，测斜孔与钻孔壁间的空隙密实填砂并用水泥密封。沟槽开挖过程中每开挖支护一层观测一次。③地下水位监测。观测孔成孔口径φ90，深15m，置入口径φ48外包塑料滤网的PVC管，钻孔1m以下填冲砂砾，1m至孔口位置填充膨润土并用水泥砂浆抹面，PVC管口配保护盖。

各项监测项目在沟槽施工前应测得稳定的初始值，且不少于2次。沟槽监测时间为基坑开挖至回填完成。

4.4 临边防护及机械安全

每段管道沟槽开挖前先在沟槽边线以外合理位置搭设1.2m高钢管防护，并铺设安全网。回填完成后周转至下一施工流水段。

对所有机械、设备、施工车辆，加强日常维修保养，严禁带病运转;要加强施工机械的指挥和调动及相互配合工作，避免施工机械由于配合不协调而发生的安全事故。

5 结论及展望

滨海吹填土地基管道工程少降水深沟槽开挖及拉森钢板桩支护施工工法成功得以应用，该支护体系安全可靠，止水效果好，提高了整体的施工工效，加快了施工进度，保障了管道工程施工质量和安全，取得了良好的效果。且节省土地及能源，施工完成后现场无建筑垃圾，符合“四节一环保”的绿色施工理念，值得大范围在类似的施工中进行推广。

参 考 文 献

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[2] 郭虎.谈钢板桩支护施工的运用与实践[J].山西建筑，2014.

[3] 许立，张欣欣，张进联.钢板桩支护周边建筑物保护加固措施[J].工业建筑，2013（S1）.