拉森钢板桩在基坑围护中的应用

■余晓皓

（福建省榕圣市政工程股份有限公司，福州 350011）

拉森钢板桩本世纪开始在我国兴起广泛使用，并在工程建设领域发挥重要作用。可在桥梁基础围堰、大型管道铺设、临时沟渠开挖时作为挡土、挡水、挡沙墙等，大大提高了施工安全和工效。拉森钢板桩做基坑围护具有很好的防水功能，较多的应用在浅水区基础工程施工，适用于浅水及地质覆盖较厚的砂类土等作为封水和挡土的结构。

1 工程概述

福州市闽江北岸中央商务中心片区路网工程北侧出水口两根DN1400雨水管道，穿过工业路接驳大庆河的现浇检查井位于台江区工业路旁贴近大庆河驳岸。台江区工业路祥坂路口至西二环段由于中防万宝地下商城工程建设，该段原河道迁改北移旧河道回填杂填土及砂，地质条件复杂。接驳检查井离大庆河河道驳岸距离近，施工时基坑开挖深度大，对河道驳岸和工业路路基的安全威胁大。对基坑开挖的支护要求比较高，所以采用拉森钢板桩对现浇检查井的基坑进行支护。该段工业路的地面标高介于6.8～7m，检查井内底标高为2.5m，基坑深度约为4.3～4.5m。

⑴地形条件

穿过工业路接驳大庆河的检查井位于工业路祥坂路口至西二环段现状河道旁的旧河道处，距离祥坂路口公交站台约15m，距离菏泽小区通道约10m，基坑的开挖深度在5m范围内。大庆河现状河道河底高程（罗零高程，下同）为2.8m，检查井底高程为2.5m，基坑宽5m，长7m。

⑵地质条件

根据现场开挖探明情况及地勘资料，约0.5m左右杂填土，2～4m砂层，砂层下为淤泥层。场地内地下水主要为赋存于淤泥、杂填土中的孔隙水，场地周围临近大庆河与闽江相通，水位受闽江潮汐影响较大。

2 拉森钢板桩在基坑支护中的应用

本工程现浇检查井基坑位于工业路上缺乏放坡条件，采用拉森钢板桩能满足基坑支护结构本身的强度、稳定性以及变形的要求，可以确保周边公交站台及大庆河驳岸的安全。且选用拉森钢板桩安全可靠，施工工期短。基坑开挖大部分在细砂层，由于地下水丰富，造成流砂现象严重，施工难度大。故选用拉森钢板桩支护方案。

2.1 拉森钢板桩的选用及稳定性分析

2.1.1 钢板桩的选用

根据本工程所在的场地特点，投用SP-IV型拉森钢板桩来做基坑支护（见图1），其截面特性见表1。围檩采用HW350×350围檩进行连接，转角设置专用构件，采用φ609×12钢管进行内支撑，现浇混凝土检查井施工时根据实际情况调整对撑间距并及时回顶。

图1 SP-Ⅳ型钢板桩截面图

根据《钢结构设计规范》GB 50017-2003，材料主要参数如下：

⑴弹性模量：拉森 IV钢板桩、A3型钢：E=2.10×105MPa；

⑵钢材密度：ρ=7850kg/m3；

⑶抗拉、抗压、抗弯强度设计值：f=215MPa；

表1 SP-Ⅳ型钢板桩截面特性表

⑷抗剪强度设计值：fv=125MPa。

2.1.2 钢板桩的受力验算

（1）土的力学计算

因为本工程基坑深度4.5m，基本为杂填土和砂层，按沙土平均取值r=16.5kN/m3，粘聚力c=0kPa，内摩擦角φ=15°。以钢板桩承受的主动土压力作为有效土压力，以工业路路面高程7m为基准计算各高度处的有效土压力。工业路地面荷载依照30t考虑换算后为5kN/m2，换算为土高度 h0=q/γ=5/16.5=0.30m。

（2）有效主动土压力计算

①工业路路面7m位置时的土压力强度

②支撑处的土压力强度

③基坑底的土压力强度

（3）支撑层数及间距

按照等弯矩确定各层支撑的间距，则顶部悬臂端的最大允许跨度为：

施工时采用布置一层支撑，即从地面下2m设置HW350×350围檩，加φ609钢管横撑。

（4）施工工况下围檩计算

（采用近似法计算）围檩受力。

基坑开挖4.5m到基底时土压力最大，均布荷载为12.33kN/m，则此时钢板桩所受的最大弯矩为：

Mmax=0.125×q1×l2=0.125×12.33×32=13.87kN·m

则钢板桩所受最大弯曲应力为：

可以满足要求。

（5）钢板桩最小入土深度计算

采用盾恩近似法计算。

即(Kp-Ka)x2-KaHx-KaHh4=0

(1.698-0.589)x2-(0.589×4.5)x-0.589×4.5×2.5=0， 求解得x=3.92，钢板桩入土深度大于3.92m，即可满足要求。按1.5安全系数考虑，3.92×1.5+4.5+0.5＜12，选用12m长钢板桩可以满足要求。

2.2 钢板桩施工工艺

2.2.1 钢板桩施工工艺流程

钢板桩施工工艺流程如下：

依据图纸放样→路面清表→依据定位线设导向槽→施打钢板桩→基坑挖土→焊接围檩支撑→基坑开挖、检查井施工→回填沙→拔除钢板桩。

2.2.2 导向架的安装

在钢板桩施工过程中控制桩的打入精度，即利用工业路沥青路面作为基面设置单层双面间距3m的导向架，以保障沉桩轴线位置的准确和桩的竖直，提高桩的贯入能力。

2.2.3 钢板桩打设

本工程采用50t履带吊+振动沉桩锤插打，其施工方便、速度快，可以满足基础施工的要求。根据现场施工条件采用单独打入法，其优点是施工简便、不需辅助支架，存在的缺点是易使钢板桩向一侧倾斜，不易纠正。作业的顺序首先从靠近祥坂公交站一侧开始，逐块插打每块钢板桩，自始至终连续作业不停顿。按照单独法连续施打，控制桩顶外露高度不宜相差过大。

2.2.4 钢板桩的拔除

拔除钢板桩前，应控制震动影响和减少拔桩带出土方，并应注意拔桩的顺序和时间，避免引起工业路地面沉降和位移，给已施工的现浇检查井带来危害，并影响临近大庆河道驳岸、工业路路基及底下管线的安全。为防止拔桩时土体带出，减少地面沉降，应及时进行回填，拔桩过程多震动几分钟，使桩孔更为密实。在回填砂时，应高出钢板桩30cm，拔桩时靠桩的振动力，渗漏到所拔桩位置，使之达到密实效果。

本工程采用震动锤震动以破坏土的粘聚力，实施过程中应注意拔桩顺序避开转角，从直线段靠近转角桩大概5根左右位置开始；遇到难拔的桩，可以采用向下压打20cm左右，再拔出。一般拔桩跟打桩顺序调个方向。

3 注意事项

3.1 打桩注意事项

⑴钢板桩施打前，要根据设计图纸现浇检查井的尺寸大小，需要边沿外预留支模、拆模的空间，以测量放样确定位置。

⑵本工程现浇检查井位于工业路道路范围内，施工前应仔细勘察地下管线等构造物等。

⑶剔除变形破损的钢板桩，施打前使用的钢板桩应在锁口涂黄油润滑。打桩过程应着重控制垂直度，倾斜度不应超过2%，否则应拔出重打。

3.2 拔桩注意事项

⑴钢板桩拔除应根据施工时的施工日记记录的打桩顺序，按相反的顺序拔除。

⑵本工程位于工业路上，拔除时应注意交通疏导，钢板桩堆放应顺着工业路车行方向，拔完及时运走。

⑶钢板桩拔除过程，遇到个别难拔的应采用震动下压的方式。

4 经验总结

本工程现浇检查井通过采用拉森钢板桩作为基坑开挖支护方案，大大提高了工效，提前一周完成二环路与工业路排涝的施工任务，且周边驳岸及道路未出现沉降及开裂等情况，既加快了施工进度又确保了施工质量安全。通过本工程实例，采用拉森钢板桩支护施工快速简单，质量安全管控容易。施工过程要做好施工日记记录，有利于打桩的顺序，使拔桩更加容易。拉森钢板桩在基坑围护的应用值得推广应用。

[1]汪正荣.建筑地基与基础施工手册.建筑工业出版社，2005：75-76.

[2]张伯平，党进谦.土力学与地基基础.西安地图出版社，2001.23.

[3]国家行业标准.JGJ120-99，建筑基坑支护技术规程[S].

[4]GB 50017-2003，钢结构设计规范[S].