拉森钢板桩在市政雨水管道支护施工中应用研究

王彦须

摘  要：城市周边道路环境整治工程中，对于不同的施工环境需要进行详细系统的力学分析。因受现状电线杆影响，导致沟槽开挖放坡限制，為保证施工安全，沟槽开挖选用了拉森钢板桩进行支护，为了准确的描述拉森钢板桩在施工过程中的稳定性，从理论分析拉森钢板桩受力特性并对拉森钢板桩施工方案进行设计，为复杂环境条件下的市政路网管沟施工积累了经验。

关键词：拉森钢板桩;管道施工;支护;应用

中图分类号：TU392         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）22-0179-03

Abstract： In the environmental renovation project of roads around the city， detailed and systematic mechanical analysis is needed for different construction environments. Due to the influence of the current telephone pole， the groove excavation is restricted. In order to ensure the construction safety， Larsen steel sheet pile is selected for support， in order to accurately describe the stability of Larsen steel sheet pile in the construction process， the mechanical characteristics of Larsen steel sheet pile are analyzed theoretically and the construction scheme of Larsen steel sheet pile is designed， which accumulates experience for the pipe ditch construction of municipal road network under complex environmental conditions.

Keywords： Larsen steel sheet pile; pipeline construction; support; application

1 工程概况

本工程为安成铺周边环境道路整治工程国庆西路路段，国庆西路北侧K2+120-K2+350段，由于设计雨水管道平面位置两侧有两排现状电线杆，管道埋深4米。为确保施工期间电线杆的稳定和正常供电，雨水管道沟槽开挖需要采用钢板桩支护。

2 拉森钢板桩支护技术特点

与其他支护技术相比，拉森钢板桩支护施工技术具有其独到的特征，具体包括以下几个方面：

（1）拉森钢板桩不仅具有高强度、高耐久性的优势，而且使用寿命更长，可以多次重复利用甚至高达30次之多。

（2）拉森钢板桩可以直接打入地下，即便外界环境比较恶劣，如松软的土质、含水丰富的地质条件等，也不会对它产生太大的影响。

（3）拉森钢板桩利用锁口咬合能够形成连续桩墙，如此以来就可以起到良好的挡土、阻水效果，可谓是一桩两用，可以代替支护桩与止水帷幕两道工序发挥作用。在完成地下结构施工回填之后还可以拔出并进行重复使用，一方面可以节约工程造价，另一方面还符合绿色施工理念的要求，起到节能环保的作用。

3 拉森钢板桩受力特性分析

3.1 计算取值

（1）材质

拉森IV型钢板桩每延米截面特性W=2037cm3，允许应力[σ]=210MPa。

内支撑圈梁、顶撑及斜撑材质均采用Q235B，允许应力[σ]=170MPa，[τ]=100MPa。

（2）地质资料

根据现场提供地质资料，拟取各土层厚度如表1所示。

考虑钢板桩与土体的摩擦，由《简明深基坑工程设计施工手册》查表得：土层1填土中被动土压力提高系数，查表内插得K1=1.36，土层2粉质粘土中被动土压力提高系数，查表内插得 K2=1.55，土层3粘土中被动土压力提高系数，查表内插得 K3=1.64。计算时未考虑土体的粘聚力，结果偏安全。

3.2 钢板桩强度及入土深度验算

3.2.1 计算方法

取1m宽度范围钢板桩进行计算，围堰外为主动土压力，围堰内为被动土压力，按照等值梁法原理计算，土压力采用水土合算法。

3.2.2 验算工况

钢板桩围堰悬臂挖至内支撑设计高程以下0.5m（+18.5m）处，准备安装内支撑。此时应该按照悬臂式板桩进行钢板桩强度和入土深度计算。

4 拉森钢板桩支护设计

雨水管道安装工程支护钢板桩围堰采用拉森IV型钢板桩进行基坑支护，桩长6m。围堰内设一道内支撑，围堰围囹采用H400×400型钢，内支撑采用2I20a工字钢卧放;支撑每4米设一道，围堰内斜撑采用I20a工字钢卧放，正反牛腿采用I20a，每3米置一道。内支撑设置在距桩顶1m处。支护钢板桩围堰平面结构布置如图3所示，断面结构如图4所示。

5 支护钢板桩施工作业

5.1 施工放样

（1）仔细对施工图纸进行复查，领会设计意图。（2）根据图纸确定桩位、标高，准确计算管道中桩坐標和轴线方向，然后根据计算的具体位置进行施工放样，为便于开挖后的检查校核，基础轴线控制桩应延长至基坑外加以固定。

5.2 支护钢板桩施工作业

打插钢板桩是利用机械手进行的，为保证钢板桩打设精度采用屏风式打入法。先用吊车将钢板桩吊至插点处进行插桩，插桩时锁口要对准，每插入一块即套上桩帽，轻轻加以锤击;为防止锁口中心线平面位移，可在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移。同时在围檩上先算出每块板桩的位置，以便随时检查校正;开始打设的一、二块钢板桩的位置和方向应确保精度，以便起到样板导向作用，故每打入1m应测量1次，打至预定深度后应立即用钢板与围囹支架焊接固定。

（1）施工准备：钢板桩运到现场后，均应详加检查、丈量、分类、编号，特别要检查锁口并清理干净，在锁口处涂以黄油膏，以减少插打时的摩阻力，并加强防渗性能。

（2）经测量定位后，设置导向圈梁：在测量监控下，每间隔一定距离插打定位桩，在定位桩上安装导向圈梁，确保导向圈梁的精确性。

（3）钢板桩插打：插打钢板桩前，在导向框架上精确标出每一片钢板桩的位置，在某一边中间一片钢板桩位置两侧焊角钢作小导向，确保钢板桩不左右移位，在仪器监控下慢慢打入。中间一片钢板桩是两侧钢板桩的依托，必须确保钢板桩垂直，然后在两侧对称打入若干片钢板桩，待打入的钢板数量足够多，有足够的稳定性时，即可从一边连续打入钢板桩。钢板桩吊起后，需以人力扶持插入前一块钢板桩的锁口内，动作要缓慢、防止损坏锁口、插入以后稍松吊绳，使桩凭自重滑入或用锤重下压。

（4）钢板桩围堰合拢：为了便于钢板桩围堰合拢，合拢处的两片桩应一高一低，合拢时往往出现“上小下大”的情况，此时可用两个滑车组向两边拉开，直到合拢桩两边桩顶的距离等于钢板桩宽度为止，在接近平行时，再将合拢桩插入，打到设计标高。

（5）基坑开挖及内支撑安装。钢板桩支护采用分段施工方法，钢板桩插打完毕一段后，即进行基坑开挖作业，开挖至内支撑下0.5m处，即安装内支撑。内支撑安装完毕，开挖至基坑设计标高，进行雨水管道施工。

（6）钢板桩围堰的拆除。等雨水管道施工完成后，向围堰内回填土，使内部地面位于支撑底面以下50cm时，然后拆除内支撑，再回填土至原地面，然后用履带吊配合振动锤将钢板桩逐片拔出。

6 结束语

为保证施工安全，沟槽开挖选用了拉森钢板桩进行支护，为了准确的描述拉森钢板桩在施工过程中的稳定性，从理论分析拉森钢板桩受力特性并对拉森钢板桩施工方案进行设计，合理选择了施工方案，严格按照论证后的方案进行技术交底，制订有效的质量、安全保障措施，结合现场实际情况认真组织施工。拉森钢板桩工程施工中，雨水管道沟槽没有出现塌方，周边构筑物无沉降，未见钢板桩变形、地面塌陷等现象，确保管道工程顺利进行，取得了良好的效益。

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