城市地下综合管廊深基坑施工中的拉森钢板桩施工技术

刘 超

中交第四公路工程局有限公司

1 引言

拉森钢板桩作为一种基坑支护的围挡结构，其绿色环保和施工便捷的优势也在应用中越发明显，在一些大型的围堰工程、管道铺设及沟渠开挖等作业中，拉森钢板桩经济合理的特性展露无遗。鉴于此，文章结合实际项目，对拉森钢板桩在东北地区某综合管廊工程中的应用予以分析。

2 工程背景

2.1 建设情况

本工程为地下综合管廊深基坑施工项目，全长2.61km，设计内容包括综合管廊的主体结构、管廊内各专业管线预埋预留设施以及附属设施等。其中管廊结构分水电舱、热力/污水舱及燃气舱三种类型，并根据工程要求特在沿途设置2处交叉口管廊和3处给水电力通信管线引出口以及7处热力及燃气管线引出口，全线均为明挖作业。

2.2 地质水文条件

由于项目施工场地土质不均匀且所属地层呈复杂多样性，因此土质由上到下依次为人工素填土、黄土状土、中粗细砂和砾砂以及灰褐色的黄土。其中人工填土（Q4ml）以黏性土为主分布广泛，并含大量植物根茎和砖瓦残余块状，而黄土状土（Q4al+pl）为非自重湿陷性黄土，湿陷性等级为轻微级别，主要构成部分为粉土且含有粉砂和云母等杂质；中细砂排列较为密集并以长石和云母为主且饱和度差，但作为最下层的灰褐黄土质均匀、结构紧密并具备黏性，可塑状态佳。上述地质情况是管廊施工选择拉森钢板桩作为支撑结构的因素之一。

3 拉森钢板桩结构特性分析

在地下管廊工程建设中，用拉森钢板桩作为深基坑的支护围挡结构是极为典型的方法，其要得到宽阔施工场地的支持，具有效率高、成本低等多重特点，在场地足够宽阔时有利于该项技术的支护作业顺利开展。体型不重且便于搬运，加之强度和隔水性能极佳，使该结构的板桩被运用于防洪、塌方塌陷抑或流沙等时效性很强的事故中。此外，拉森钢板桩可重复利用的特点使其兼具环保特性，并在施工速度和缩短工期等方面彰显出非常高的优势，加之其受外界因素影响不大等优势，被技术人员操作甚广，图1为拉森钢板桩断面示意图。

图1 拉森钢板桩断面示意图

4 拉森钢板桩支护方案与施工

4.1 方案部署

项目受限于地质条件、周边环境及开挖深度等因素的制约，经实际勘察后，技术人员决定用拉森钢板桩结合钢水平对撑的方式作为本次地下综合管廊深基坑施工中的支护形式，降排水作业则采用明排的方式分段作业展开，以达到支护和止水相结合的完美效果。项目周边附有新建道路和附属管线等铺设地况较为复杂，前期可勘测出的地下水位埋深在3.5m～6.8m之间，基坑开挖深度可达7.5m，其中交叉路口的基坑开挖深度可至12m～13.5m，属典型的深基坑施工类型，因此施工作业中还可运用灌注桩结合钢水平对撑的方式，再加之顶层的预应力锚索对基坑顶部展开后续的混凝土的喷射工作。

4.2 降水处理

基坑作业中常伴有坑内出水的现象，如不及时采取治理措施会直接影响到后续作业的顺利开展，故降水作业是深基坑施工中的关键性工作之一。就本项的现场实际情况而言，降水成井的深度大概在17m～18m，降水井钻孔外直径在Φ620mm并沿用Φ300mm的预制无砂混凝土管开展降水作业。但需要注意降水井的位置和数量应根据现场提前试井得出的实际情况而随时调整，降水井设置的最佳位置在基坑的顶部和底部这两处，并以20m的距离为间隔，保证降水井的作用发挥到最大。地下管廊工程中深基坑降水井布置情况如图2所示。

图2 管井降水结构示意图

4.3 拉森钢板桩施工

4.3.1 钢板桩材质的选择及检验工作

在基坑支护施工前，为达到更好的支护效果，技术人员要认真筛选并检验拉森钢板桩的材质，检验方式是从外观和物理力学这两方面逐一展开。首先外观方面，针对所运用到施工中的拉森钢板桩应剔除掉表面的不足与缺陷，长宽厚以及平直度等各尺寸要符合相关设计规定，物理力学检验方面是要对其化学成分展开细致分析，包括钢板桩构件的拉伸度、弯曲度以及延伸率和锁口的韧度，并将检验后得出的结果与设计规范的数值进行比拟，问题不大便可用于施工。

另外受冷热轧成型方式的影响，拉森钢板桩的型号多达好几种，本工程中，技术人员根据项目的实际情况，特将U型热轧钢板桩作为基坑支护的施工材质，钢板桩的长宽高分别定在13m×0.42m×0.18m，其中腹板的厚度在15mm上下，更便于施工。

4.3.2 施工技术要点

（1）施工流程。钢板桩校验及校正→板桩放线定位→挖沟槽→钢板桩插入和预打→沉打钢板桩→土方开挖至支撑标高以下0.6m处→支撑安装→土方开挖至设计标高→管廊结构施工→管廊侧壁回填→拆除支撑→拔除板桩→桩孔回填。

（2）沉桩。该项工作需借助特定的机械设备来完成，即履带式挖掘机和DZ45A型的振动锤，具体施工方法如下：

确定钢板桩的轴线距离，将导向桩以每根间隔的距离依次排开，也可将钢板桩直接当导向桩运用并做好记号，方便施工人员在打桩时运用导线来精确控制钢板桩的轴线。

根据项目的实际情况，沉桩施工的方法为屏风打入法，此工法的优势在于打入精确度高且利于钢板桩之间的封闭及合拢，还可杜绝板桩在沉降时发生屈曲、扭转、倾斜和墙面凹凸等现象。操作时首先把10～25根左右的钢板桩以成排的方式插入导架内部使其呈现屏风状，之后展开施打工作，并将屏风墙两端部的一组钢板桩打至初始设计标高或一定的深度内，在控制垂直度的同时用电焊固定，并在中间按顺序分1/4或1/3板桩的高度持续打入；其次是待每根板桩到达初始标高位置时，用工字钢把邻近的板桩以焊接的方式固定并保证其成为一排，降低打桩时引起的下沉现象；最后是挖土、吊运、绑钢筋及混凝土浇筑这几项基础施工作业，在整个过程中要杜绝碰撞支撑和拆除支撑的现象，也要注意支撑点上出现切割及点焊等情况，这样会不利于桩孔的后续回填作业。

打桩。打桩作业前要从里到外对钢板桩展开检查，确定板桩的立面平直形状以及锁口的合格程度，如遇锁口不合的地方需立刻修整直到其合格为止才可运用，并在此期间在钢板桩的锁口周边及内里涂满油脂，以加强钢板桩在打入和拔出时的稳固性，最后将桩尖处的凹槽底部全部封住，杜绝如泥土等杂质因打桩时的挤压而黏入到锁口处，造成板桩的不稳。

4.4 拉森钢板桩施工中易出现的问题及处治措施

在地下管廊深基坑开挖过程中，运用拉森钢板桩技术作为深基坑的支护形式，作业中也会遇到像沉桩困难、带桩下沉及桩身倾斜和拔桩困难等技术难题，这对施工人员来说是一个不小的考验。就桩身倾斜方面，如遇此类型状况需立刻停止一切作业并对其产生的原因展开分析，如果是因小块石或障碍物导致桩头受力不均匀桩位发生了位移，要借助设备仪器纠正数值，以保证桩身的垂直度在初始设计范围值内，科学合理地处理所遇到的问题，确保拉森钢板桩施工顺利。

除上述之外，在具体的拉森钢板桩施工流程中，施工人员也可通过土方开挖的方式合理控制卸荷。因项目为地下管廊工程，钢板桩会出现外侧土压过大的现象，这就需要控制其外侧宽和高都在3m范围内，挖除土方以达到降低压力和卸荷的实际效果，待管廊基坑内部的砖胎膜作业竣工后可按初始设计要求将其进行回填，这样可以保证基坑围护结构的整体稳定性，同时增强支护体系的安全。但需要注意的是，在土方开挖作业中施工人员要随时观察并监测拉森钢板桩周围的水文和地质变化情况，在可能存在沙质土和粉质黏土的特殊地层中，要详细记录钢板桩的沉降变化，一旦发生与初始设计规定数值不符等情况及时处理，确保整个过程的施工安全。为方便起见，沉降观测点可设在完工后的钢板桩上方约10m的位置，每天分批次对其展开包括水平位移变化在内的各项监测工作，也可用全站仪对其展开检验以及复查，确保数据的准确性。

5 结束语

综上所述，在此次的城市地下综合管廊深基坑施工中采取的是拉森钢板桩施工工法，其特点在于施工效率高、经济效益显著以及可实现机械化作业。本文以现场实际情况为基本依据，提出相适应的基坑开挖拉森钢板桩施工支护技术，并采取相关辅助措施，所得施工结果与预期相符，且施工全程均未发生任何安全事故，该技术具有较好的应用效果。