建筑工程深基坑支护施工中拉森钢板桩的应用

2022-12-29赵中娥

工程建设与设计 2022年19期

赵中娥

（中铁十四局集团建筑工程有限公司，济南 250000）

1 引言

拉森钢板桩是目前应用非常广泛的基坑新型支护结构，在施工中需要使用振动锤、打桩机等设备进行连续击打，嵌入土体结构内形成连续墙的结构形式。较之传统基坑支护形式，拉森钢板桩主要具备如下特点：（1）钢板桩之间的咬合能力较强，能达到基坑止水的效果。（2）拉森钢板桩占据空间相对较小，一般都可以在空间有限的区域内进行施工。（3）拉森钢板桩的主要施工材料是钢板、型钢，结构强度高、刚性大，大量减少了取土量和混凝土使用量，环保性好、工期短。（4）钢板桩建设费用便宜，互换性良好，能够反复多次使用。因此，拉森钢板桩的经济性、可靠性良好，施工效益较高，被广泛应用到工程中。

2 工程概况

湖塍村（城市有机更新）安置地块二期住宅项目占地面积56 208 m2，该工程基坑大体呈矩形，基坑周边总长约为830 m。地下设计为1 层。筏板开挖深度约5.2 m。按照DB33/T 1096—2014《建筑基坑工程技术规程》的规定与工程周围的环境特征，该工程项目的安全等级设置为二级，且结合基坑工程安全等级的重要参数选择安全系数为1.0。

场地内地层上部为全新世河漫滩相冲积地层，勘察深度53 m 范围内所揭示的工程地质层为第四纪地层，工程地下水包含空隙承压水与第四系松散岩空隙潜水。该项目工程开挖范围土质类似，有很多种，常见的有杂填土、粉质黏土、黏质粉土淤泥质黏土，土体总体强度相对较差。该工程存在塌陷与变形问题。故而需要采取针对性的支护措施提升稳定性。

3 方案设计

结合工程实际，土方开挖前需对基坑四周的场地进行平整，并确保平整后的场地标高不高于设计标高。基坑场地平整后标高为-1.10 m，基坑垂直开挖深度为5.20 m，上部深0.7 m为1∶1 放坡开挖，坡面设置80 mm 厚的C20 细石混凝土，内配φ6.5 mm 的200mm×200 mm 钢筋网片护坡。外侧设置1 排桩长L=12 m 及700 mm×300 mm×13 mm×24 mm SP-IV 拉森钢板，钢板桩型钢隔1 根插1 根，间距为1.6 m，内配H350 mm×350 mm×12 mm×19 mm 预应力型钢组合支撑，并在-1.8 m 处设置1 道H700 mm×400 mm×16 mm×25 mm 型钢围檩。然后在基坑周围0.5 m 处设置300 mm×400 mm 排水沟，继而再进行基坑开挖，直至达到设计高度，再进行垫层及承台施工。

4 施工工艺

4.1 导轨架的安装

钢板桩项目的实施环节，施工人员不仅要合理进行桩体结构的布置，确保深度符合设计要求，达到精度要求，还应防止在击打作业中出现弯曲、变形的问题，保证结构的性能合格。通常可以选择设置导轨架的方式进行施工，以确保结构性能合格，为项目施工效果提升起到积极的作用。在导轨架的安装施工中，要注意下述几方面的施工要点：（1）保证导轨架安装精度达到要求，现场施工作业人员需要通过使用经纬仪、水平仪进行现场管控，如果存在偏差过大的情况，及时调整处理，达到导轨架精度的要求，以确保后续的击打施工可以满足要求；（2）因为导轨架的位置和高度要求较高，直接影响导轨架的安装精度，所以在安装施工结束后，禁止随意调整，否则将对击打施工的精度产生影响；（3）应确保导轨架达到垂直度标准，且要预防发生触碰钢板桩的情况，有效提升工程的施工效果[1]。

4.2 钢板桩打桩

1）钢板桩在现场施工中，选择应用“屏风式”打桩施工方式，做好各个流程的管控，保证后续板桩墙的刚度、防水性能合格，且达到平直度的标准，符合工程的施工标准要求，做好封闭处理，合龙形成整体结构。

2）打桩施工时，根据工艺要求从一侧开始进行插打作业，每一次插打工作时，都要保持连续性，所以桩机施工阶段，行走线路、施工方向都要严格控制。但是因为单块打入的方法极易产生倾斜的情况，存在过大的误差时要立即采取措施纠正处理，保证平直度。

3）对钢板桩围堰轴线做好检测分析，间隔一定间距设置导向桩，根据要求制作导向桩，并且进行挂线制作导线。打桩施工中，利用导线做好控制，保证钢板桩轴线符合要求；法向精度满足要求，可以选择使用导向架的形式安装处理。

4）单桩连续插打作业，保证桩顶高程符合设计要求，不会发生过大的偏差。在插打环节随时进行监控测量，保证桩体的倾斜度控制在2%以内，如果发现偏斜过大的情况，需要使用拉齐法进行调正处理，拔起重新打入。如果在钢板桩打入环节出现倾斜或者锁扣位置存在缝隙的情况，在合龙的最终阶段也会存在偏差，通常会选择使用异形桩进行纠正处理，以满足结构施工的要求。

4.3 钢板桩的拔除

1）基坑回填拔除钢板桩。拔桩工作需要严格控制拔桩顺序和拔桩时间，否则容易产生振动作用，导致地面发生沉降、位移等问题。

2）首先根据需要应用拔桩机直接夹住钢板桩顶部，并且连续性振动1～2 min，让周边的土体松动，防止形成过大的摩擦力，并且缓慢进行振拔处理。拔桩环节要做好桩机负荷状态的分析，反复处理后即可拔桩完成。

3）拔桩应注意下述几个问题：（1）拔桩起点与顺序控制，对于封闭型的钢板桩墙结构，通常选择拔桩起点与其他的角桩至少间隔5 根。根据沉桩情况明确具体的拔桩起点。如果受到现场条件影响，可以选择跳拔的方法。（2）振打与振拔。拔桩操作中，先通过设备活动板桩锁口，避免存在过大的黏性，在振动的同时拔出。如果拔桩难度较高，先使用柴油锤将桩体向下振动100～300 mm 的深度，连续进行振动和拔出处理。（3）引拔阻力超出标准的钢板桩，通过使用间歇振打的方法，单次振动15 min，保证连续性振动在1.5 h 以内[2]。

5 常见质量问题的原因分析与防治措施

5.1 渗漏和涌沙

1）现象。基坑开挖超出50%后，渗漏现象通常会在接缝、转角的部位上出现，同时也会伴随涌沙现象的存在。

2）原因分析。拉伸钢板桩使用时旧桩占比较大，在投入使用前需要及时进行校正、修理，若该工作未完全按照要求进行，缩水处的咬合效果会比较差，容易发生接缝漏水问题。转角位置进行封闭处理时，需要使用特殊形式的转角桩。该位置需要进行切断焊接，容易产生变形。在拉森钢板桩施工阶段，相邻桩的锁口位置容易存在间隙，极易造成密实度不足，难以达到工程的标准要求。

3）预防措施。旧钢板桩打设施工前需及时进行校正处理，符合设计方案精度要求才能投入使用。一般来说，将桩体直接放置在工作台上进行校正处理，如果发现弯曲变形过于严重，需要使用油压千斤顶校正处理。制作符合要求的围檩支架，保证钢板桩的垂直度符合标准，在打桩工作全部完成后，检测墙面垂直度，务必符合工程标准。打桩施工中，要做好锁口部位的调节，在合适部位进行卡板布置，避免发生板桩位移过大的情况。因为钢板桩打入环节容易发生倾斜，锁口位置有间隙，封闭合龙难度过高，此时可选择使用异形板桩施工，或者通过轴线封闭方式，满足施工要求。

4）治理方法。根据现场需要选择应用水玻璃水泥浆实现封闭处理。

5.2 倾斜、隆起或者裂缝

1）现象。应用拉伸钢板施工阶段，因为设备、车辆都位于板桩侧面，开挖后容易发生桩体倾斜，坑底土存在隆起的情况，表面发生裂缝。

2）原因分析。该钢板桩施工区域地质条件为软土，嵌固深度不足，坑底土隆起而导致管涌现象。在开挖作业中，因为挖土机以及运输车辆在钢板桩的侧面，导致地面荷载增大，容易引发侧移。

3）防治措施。在设计时，钢板桩的深度必须通过严密计算分析，执行国家标准的要求。挖土机、运输车辆不得在基坑边运行，必要时需详细计算荷载参数，适当增加嵌固深度。通常在拉森钢板桩施工环节，压密注浆需要配合进行，周边有钢板桩支护的作用，基底水压较大的情况下，为了能够达到防水的要求，基底应展开压浆施工，厚度参数根据土质条件确定。此外，钢板桩支护转角极易产生密实度不够的情况，导致流沙现象，所以，要做好压密注浆施工，一般注浆为3～4 根。对于地下水位过高的情况，需要选择使用轻型井点降水方法。

6 基坑施工监测

6.1 基坑支护监测仪器

选择应用水准仪、经纬仪开展钢板桩外表沉降以及顶点位移监测。水准仪的作用是对开挖以及地面的标高、沉降量进行监测分析，经纬仪则是对不同部位的控制点位移进行控制，需要做好水平位移以及沉降观测。

6.2 监测的布置和监测频率

1）在现场施工中，严密监控支护情况。通常来说，每5 m应设置一个控制点，开挖施工前，需要在现场设置基础技术参数。明确监测点后，及时落实两个数据的测量和控制，以避免误差过大。基坑监测频率根据现场情况设定，以达到数据精度且随时监控的目的。如果经过监测后发现位移过大，需要适当增加频次和数量，从而保障监测的效果[3]。

2）基础支护环节，对于承台基础水平位移沉降监测，明确基础数据信息，进行承台全面化监测。根据监测后获取的数据信息得到，第一层位移量小，第二层开挖环节需做好连续性处理，保证结构稳定性合格，但是在降雨量较大的情况下容易发生位移量过大现象。