拉森钢板桩在河道整治工程基坑支护中的应用

王继奎 （中国水利水电第十四工程局有限公司，云南 昆明 650200）

1 工程概况

细陂河整治工程起点位于黄埔区与增城区的交界处（即广深公路），终点位于广深高速下游200m，右岸整治长度3501m，左岸整治长度3311m，按照20年一遇标准对河涌及配套设施等进行综合整治，堤防工程级别4级，主要建筑物级别4级，临时建筑物级别5级。施工内容主要包括河道扩宽，新建挡墙、桩板墙，拆除重建及新建桥涵，采用灌注桩、钢板桩以及放坡支护进行开挖。该项目于标准断面二左岸、标准断面六右岸位置，分别采用Ⅳ型拉森钢板桩作为坑槽临时支护，钢板桩长度选择分别为9m、12m，围护形式采用咬口法施工。

2 拉森钢板桩支护方案设计

2.1 支护方案

对于场地狭窄施工受限而无法采用灌注桩、放坡支护时，则改用拉森钢板桩支护。该项目左岸桩号0+110～0+220处，采用拉森Ⅳ型12m长钢板桩，右岸桩号0+695～0+998以及0-207～0+000处，采用拉森Ⅳ型9m或12m长钢板桩，钢板桩位置的设置应以便于后期岸墙及箱涵结构施工为前提。

2.2 支护验算

该项目钢板桩按照悬臂桩通过静力平衡理论予以验算，即基坑底面以上桩身受主动土压力作用，钢板桩以基坑底某一定点进行旋转，支护验算时采用布鲁姆法，计算模型如图1所示，即桩脚处的被动土压力Ep用集中力Ep'代替。每1m钢板桩截面模量W=1255cm³，允许应力210MPa。经计算，钢板桩承受最大应力136.16MPa，计算结果＜允许应力，满足基坑支护要求。钢板桩入土深度8.6m，入土深度＜钢板桩长度（9m/12m），满足基坑支护要求。

图1 支护受力计算模型

3 拉森钢板桩施工技术要点

3.1 施工准备

3.1.1 钢板桩检验

施工前期阶段，应首先对进场的钢板桩质量予以检验验收，对钢板桩的外观质量、规格尺寸、材料性能等进行校验，并对存在质量问题或出现变形的钢板桩予以矫正处理，以减少施打过程中的阻力。校验内容如下：

①外观检验主要包括钢板桩表面裂痕、锈蚀等质量缺陷，以及长、宽、厚、高等规格尺寸，端部矩形比、表面平直度、锁口形状等内容；

②材料性能校验主要是对钢板桩母材化学成分、物理性能、机械性能等进行试验，保证钢板桩能够满足河道基坑支护的施工要求。

3.1.2 钢板桩吊运

钢板桩装卸应采用两点吊运，起吊时一次吊运的钢板桩数量不得过多，吊运过程中应做好对锁口位置的保护，防止锁口受损而影响钢板桩的正常作业。吊运时应根据施工实际采用单根起吊或成捆起吊，单根起吊应采用专业吊具，成捆吊运应利用钢索捆扎牢固，防止吊运过程中散落。

3.1.3 钢板桩堆放

钢板桩进入现场后，应根据施工实际合理选择堆放地点，堆放地应事先进行平整与硬化处理，确保不会因钢板桩堆载过大而发生沉降或变形，且堆放场地应尽量接近施工现场，保证转运过程中的便利性。钢板桩堆放时应注意以下几点：

①钢板桩堆放时的具体位置、先后顺序、堆放方向等，均应考虑钢板桩后期施工的便利性；

②钢板桩应根据型号、规格、长度进行分类堆放，堆放位置做好标识予以说明；

③钢板桩堆放时应分层堆叠，每层数量不得超过5根，每层之间应按要求垫设枕木，枕木设置间距为3 m～4m，且上下两层垫木应保持垂直，总的堆放高度不得大于2m。

3.2 测量放线

钢板桩进场前，测量作业人员应结合图纸指定的水准点与水准边线予以现场放样，并于施工现场进行临时水准点设置，然后根据施工图纸将点位测放到现场，并用撒生石灰的方式划出白线，现场放线标识应明显且不易破坏，以便于后期进行钢板桩施打，完成测量放线后应上报监理予以复核，验收合格后方可作为钢板桩施打的控制依据。

3.3 导向架施工

在进行钢板桩插打施工前，为有效确保桩身的垂直度及沉桩轴线的准确性，并严格控制钢板桩插打精度，防止板桩发生屈曲变形，应按要求布设具备一定刚度且坚固的导梁，亦称之为“施工围檩”（图2）。导向架由导桩与导梁组成，导桩采用H型钢，导桩间距约2.5m～3.5m，双面导桩间的距离不得过大，通常应比钢板桩墙厚度大8mm～15mm。导梁采用[16a槽钢，导梁下方与导桩焊接[16a@5000托架。

图2 导向架施工

3.4 钢板桩施打

①该项目采用PC-300液压振锤的锤机进行钢板桩施打，钢板桩施打前应首先对振动锤进行检查，确保其线路保持畅通，工作性能正常，且功率应达到约200kW，桩夹夹板牙齿出现磨损的数量不得超标。

②履带吊应在距离打桩点就近的堤防边进行施工，以便于施工中测量人员观察，钢板桩插打采用单桩式打入法，即每次插打时将单根钢板桩作为一组，由基坑一侧向另一侧逐根插打，直至完成整个支护段合龙。

③运送钢板桩至履带吊作业半径范围内，将振动锤桩夹夹紧钢板桩上部，匀速缓慢提升振动锤至钢板桩呈竖直状态，振动锤与钢板桩重心保持在一条直线，然后在锁口位置均匀涂抹润滑油，人工将钢板桩对准定位桩锁口缓慢插入，以免使用蛮力造成锁口损坏，插入后将吊绳稍松，使钢板桩在自重作用下滑入，并在确认无误后准备进行钢板桩施打。

④钢板桩插打时，在插入深度约50cm时，对桩身垂直度给以校核，校核无误后用导向夹具辅助件夹住钢板桩避免发生位移，启动振动锤振压装置，缓慢振压钢板桩至要求的深度，桩墙插打长度约3m后进行一次测量，确保桩墙处于同一直线，最后插打至与设计标高距离40cm时，应小心谨慎插打，以免出现超深的情况。

3.5 钢板桩拔除

完成坑槽的回填后，按要求将钢板桩拔除，顺序摆放以便于后期循环使用。钢板桩拔除前，应对拔桩作业顺序与时间予以严格控制，并做好拔除后的土孔处理，以免拔桩时因振动或带土过多导致地面发生沉降，而危害周围构筑物及地下管线的安全。

①钢板桩拔除前，应对所有板桩的插入情况予以查勘，进而判断每个板桩拔除的难易程度，以采取妥当的应对措施。

②完成坑槽土方的回填作业后，用浮吊拔除钢板桩，拔桩时应首先通过振动锤强迫振动板桩周围土质，以破坏板桩周围覆土对板桩的粘聚力，减少拔桩过程中的摩阻力，并在浮吊起吊力的作用下拔除钢板桩。

③拔桩过程中为减少拔桩带土的影响，可采用灌水法或灌砂法，钢板桩拔除后应及时清理，并运至指定地点，保证现场施工的清洁平整。

4 拉森钢板桩施工控制要点

4.1 导向架安装控制要点

导向架安装时应注意做好以下几点：

①导向架安装时，应借助水平仪、经纬仪等仪器，对导梁的水平度与竖直度进行测量，保证导架安装的精准到位；

②导向架高度应结合施工实际予以合理选择，以利于对钢板桩插打的高度及垂直度进行控制；

③在钢板桩插打过程中，应确保导向架不得发生变形与沉降；

④导向架安装的位置应保持垂直，且与钢板桩不能发生碰撞。

4.2 钢板桩施打控制要点

拉森钢板桩施工作为施工的关键工序，其质量是否达标直接关系着围护结构的止水性与安全性，对此，施打中须注意以下几点：

①拉森钢板桩施工前，应结合相关地质勘察资料，了解掌握地下管线及构筑物情况，并实地进行支护桩中线的放线作业，同时按要求对钢板桩质量进行逐根检查，对于桩身锁口位置出现变形、锈蚀等质量缺陷的予以剔除，不得用于施工；

②完成钢板桩的质量检查后，对于检查无质量问题的应于锁口位置均匀涂刷润滑油脂，以最大限度减少施打过程中摩阻力的影响，确保钢板桩实现顺利插打与拔除，同时有效提升锁口位置的抗渗性；

③在钢板桩的整个施打过程中，应严格控制振动锤下降速度，防止插打过快导致桩身落距过大而出现大幅倾斜；

④施工中应对钢板桩插打情况予以实时检测，一旦发现钢板桩出现倾斜，应及时停止施打并予以调整处理，保证钢板桩桩身的垂直度满足要求，以便于锁口实现顺利咬合，保证插桩能够顺利进行合拢，进而有效提升钢板桩的止水性能，对于桩身倾斜度过大而无法调正时，应按要求拔除桩身重新施打，保证钢板桩倾斜度＜2%，且施打公差标准应满足下表的要求。

钢板桩施打公差标准

4.3 钢板桩拔除控制要点

①对于封闭式钢板桩墙，在进行钢板桩拔除时，应将离开角桩至少5根的板桩作为起点，可结合沉桩施工实际选择拔桩起点，必要时还可采用跳拔的方法进行拔桩，桩身拔除与插打的顺序应恰好相反。

②钢板桩拔除时，可通过振动锤振活锁口连接，振松桩身周围土质，以降低土层粘附，然后边振动边拔桩。对于板桩拔除较为困难时，可使用柴油锤先将桩下振10cm～30cm，再与振动锤交替进行桩身振拔。

③起重机应随振动锤启动逐步进行加荷，起吊力应比减振器弹簧的压缩极限值略小。

④对于引拔时摩阻力较大的钢板桩，可采用间歇振动法施工，每次振动时间约为15min，振动锤连续作业的时长不得超过1.5h。

⑤拔桩完成后应及时对孔位进行填土，通常为确保土孔回填的及时性，可在钢板桩拔至略高于基础底板时暂停拔桩，并启动振动锤振动几分钟，使土孔填土更加密实。

⑥钢板桩拔出后，应对起表面砂土等予以彻底清理，清理干净后涂刷油脂防止锈蚀。对于钢板桩出现较大变形的应予以调直处理，完整的钢板桩应运出施工现场，并堆放至平整的场地。

5 结语

拉森钢板桩支护具有支护效果好、安全性高、施工快捷、绿色环保、可重复利用等众多优势，在细陂河河道整治项目施工中，通过采取拉森钢板桩支护，极大改善了作业人员的施工环境，保障了基坑工程的安全施工，加快了项目进度，取得了超预期的经济效益与社会收益，为类似项目的建设施工积累了有价值的经验。