谈“叠合式拉森止水钢板桩”施工技术

梁兆汉

（广东省第一建筑工程有限公司）

0 引言

随着我国经济迅速腾飞，城市化建设速度不断加快，越来越多高楼大厦拨地而起，城市建设为我国现代化建设作出了巨大的贡献。钢板桩用于基坑支护，其施工方便快速、可重复使用、施工过程中没有产生泥浆和其它建筑垃圾，有利于环保的特点而广泛用于基坑工程支护；但单板式钢板桩由于其自身的抗弯和抗变形能力的限制，随着基坑深度的增加，钢板桩基坑支护就应运而生“叠合式拉森止水钢板桩”深基坑支护结构形式（通过钢板桩的焊接加工，使钢板桩具有更高强的搞弯和抗变形能力从而更有力的保证基坑支护结构安全），由于钢板桩连接质量以及桩墙平整度、垂直度过大，极易产生桩墙严重漏水、支护桩墙变形从而引起结构安全问题。为此，必须做好钢板桩的连接质量和施工质量技术措施工作，避免桩墙过漏水和过大的结构变形，提高施工质量。

1 工程概况

1.1 设计概况

某高层建筑，靠近海边的外资商业大厦建筑，3 层地下室，地下结构工程采用半逆作法施工，大厦内4 个核芯筒采用“叠合式拉森止水钢板桩”将地下室底板以下核芯筒结构先于地下室底板结构完成；核芯筒基坑结构支护情况：3 层地下室，支护深度为3m×3.5m，钢板桩墙深度为36m（悬臂段为10.5m，嵌固段为25.5m），采用工字钢围檩（2 层钢围檩）、工字钢撑梁（2 层撑梁）、工字钢立柱，支护钢板桩采用锤击式方法施工。地下40 米内均为回填土和砂层，土质透水性能力较强，很容易做成钢板桩墙的漏水。为此，在本工程施工中必须做好叠合钢板桩的加工、钢板桩连接质量及其它相关工序处理工作。

1.2 地质勘测概况

根据本场地勘察报告场地基坑开挖影响范围，按岩性、地质年代和成因类型来划分，场地内土（岩）层可分如下几层：

⑴块石素填土层

灰白色，主要由中风化～微风化花岗岩块石不均匀混其碎石、砂砾组成。呈稍湿～饱和，稍密，局部松散状态。钻孔揭露厚度1.50m～8.70m，平均揭露厚度6.10m；层顶埋深0.00m，层顶标高3.18m～4.07m。

⑵淤泥质土层

深灰、灰黑色，含少量有机质，有腥臭味。呈饱和，流塑状态。钻孔揭露厚度2.40m～14.40m，平均揭露厚度6.74m；层顶埋深2.70m～37.80m，层顶平均深度18.34m；层顶标高-33.99m～1.10m，层顶平均标高-14.58m。

⑶粉砂层

灰色，砂砾成份为石英、长石及少量云母，次棱角状～亚圆形，混黏粒不均匀，级配较差。多呈饱和，稍密状态。场地绝大部分分布，钻孔揭露厚度4.90m～31.70m，平均揭露厚度26.69m；层顶埋深2.10m～8.70m，层顶平均深度26.73m；层顶标高-5.23m～2.28m，层顶平均标高-3.02m。该层局部呈双层产出。

2 施工工艺及质量技术关键点

2.1 施工工艺

2.1.1施工机械设备

主要包括：40t～60t 履带吊机（或汽车吊机）、斯巴达HHP16 型液压锤击式打桩机、施工升降机、电焊机、钢板桩导墙钢架等。

2.1.2施工工艺流程

加工平台制作→叠合式钢板桩焊接加工→桩墙定位放线→清除（桩墙）地面以下5 米范围内弧石等阻碍物→导向架安装→插入第一排钢板桩→插入第二排钢板桩插入并进行焊接连接→插入第三排钢板桩并进行焊接连接

2.1.3叠合式钢板桩制作

可以采用工字钢平台架，要求平台具有足够的强度和刚度、平整坚固且靠近钢板桩堆放场地，加工场地做好排水坡度，配置汽车吊机和运输车辆配合加工。

2.1.4叠合式钢板桩焊接加工

⑴焊条、焊丝、焊剂等焊接材料必须符合设计文件和国家规范标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81 的规定。焊条产品的生产有效期内使用，焊接前，电焊条须要求进行烘焙。

⑵焊工必须经过考试并取得合格证书，持证焊工必须在其考试合格及其认可范围内施焊。

⑶对首次采用的钢材、焊接方法、焊后热处理等，应进行焊接工艺评定，并应根据评定报告确定焊接工艺。

⑷设计要求全焊透的一、二级焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷检验，超声波探伤不能对缺陷作出判断时，应采用射线探伤检验。焊缝质量须100%合格。

⑸焊缝外观质量要求：一、二级焊缝，表面不允许存在表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤、咬边、未焊满、根部收缩等缺陷。

⑹钢板桩在拼装前和拼装后的变形，超过技术要求时，均应进行矫正；矫正方法和矫正工具应根据变形的具体位置、程度而采用有针对性的矫正工具。薄板与厚度小于12mm 的，宜用手工矫正。大规格的和变形范围较大的，则应将变形较大的钢板桩重新分块单件调直后，再重新进行叠合焊接拼接。

2.1.5桩墙定位放线

根据业主提供的工程坐标点，采用GPS 或全站仪测放出桩墙的位置并作出标志线并留设测量控制桩以便复核桩墙位置正确。钢板桩挡墙允许偏差见表1，应符合“建筑地基基础工程施工规范”GB51004-2005 表6.3.10-1的规定。

表1 钢板桩挡墙允许偏差

2.1.6清除阻碍物

首先通过与业主及相关部门沟通，确认桩墙地面以下确无地下电费及市政管线，然后采用PC200 或PC250挖土机对桩墙地面以下5 米范围范围进行挖掘翻土，清除孤石及其它地下阻碍物。

2.1.7导向架安装

导向架采用工字钢、钢板焊接而成，主要有工字钢支座、操作平台、安全防护拉杆、桩墙限位器、上落梯、斜撑杆，如图1所示。

图1 导向架安装示意图

导向架安装前须进行场地平整并达到平整要求，由测量员测放出导向架的标志线，然后采用吊机将导向架安放在支护桩墙两侧。导向架应满足强度及刚度要求，能够确保桩墙在施工过程中的安全性能，不应随板桩打设而下沉或变形，施工时应经常观测导向架的位置及标高。

2.1.8钢板桩插入及打进

⑴钢板桩打设通常采用振动锤，采用锤击式时应在桩锤与板桩之间设置桩帽，打设时应重锤低击（在实际工程应用中采用“斯巴达HHP16 型液压锤击式打桩机”锤击式施工方法），当板桩支护墙基坑邻近建（构）筑物及地下管线时，应采用静力压桩法施工，并应采用导孔法或根据环境状况控制压桩施工速度。

⑵板桩宜采用屏风法打设，半封闭和全封闭的板桩应根据板桩规格和封闭段的长度计算所需钢板桩的根数（实际工程应用采取半封闭屏风式打桩方法）。

⑶钢板桩身上需标志有进深标志，以便遇到地下障碍物时，知道该地下障碍物的深度和沿桩墙宽度的范围，并根据实际情况采用绕过障碍物的应对措施。

⑷桩墙的垂直连接采用焊接方式连接，水平横向采用凹凸齿扣方式连接。

⑸桩身接头在同一标高处不应大于50%，接头焊缝质量不应低于Ⅱ级焊缝要求。

2.2 技术关键点

2.2.1材料质量措施

工程所用的材料必须按ISO 质量标准程序文件和作业指导书规定要求由合格分承供应以及进行进场前的检验、试验。其他辅助材料如焊剂、氧气、乙炔、二氧化碳等也都必须由合格分承包方供应并按规定项目进行检查。所有采购的原材料均应由技术部明确第批次材料的到货期限、规格、型号、质量要求、数量、采用技术标准等。焊条、焊剂做好防潮和烘干处理。对油漆进行保质期控制。

2.2.2防止钢板桩扭曲变形措施

⑴钢板桩加工质量保证措施。由于焊接叠合式拉森钢板桩过程中的高温变形和碰撞等原因，会产生钢板桩的变形扭曲，从而使钢板在扣接成墙的过程中产生桩墙过大的扭曲变形和较大的渗漏水情况；因此，在加工叠合式拉森钢板中要使用加工操作平台和避免焊接高温过大质量保证措施。

⑵加工平台和加工成品堆放平。

为防止钢板桩的变形，可以采用工字钢平台架，要求平台具有足够的强度和刚度、平整坚固且靠近钢板桩堆放场地，加工场地做好排水坡度，配置汽车吊机和运输车辆配合加工，以防止在施工过程中的变形。

⑶矫正措施。

钢板桩在拼装前和拼装后的变形，超过技术要求时，均应进行矫正；矫正方法和矫正工具应根据变形的具体位置、程度而采用有针对性的矫正工具。薄板与厚度小于12mm 的，宜用手工矫正。大规格的和变形范围较大的，则应将变形较大的钢板桩重新分块单件调直后，再重新进行叠合焊接拼接。

2.2.3钢板桩连接焊缝质量技术关键点

⑴施焊前需将钢板桩上的老锈和其它粘附杂物清除干净；

⑵焊接要求焊缝表面平整光滑、无气孔夹渣、焊廇、末焊透及末熔合及内在质量好，焊条规格尺寸应符合设计要求。

⑶夹渣、气孔、末焊透，用碳刨刨除后，补焊。⑷焊缝过溢或焊瘤，用砂轮打磨或碳刨刨除。

⑸焊补时应在坡口内引弧，熄弧时应填满弧坑，多层焊的焊层之间接头应错开，焊缝长度应不小100mm，当焊缝长度超过500mm时，应采用分段退焊法。

⑹返修部位应连续焊成。如中断焊接时，应采取后热、保温措施，防止产生裂纹。再次焊接前，应用磁粉或渗透探伤方法检查，确认无裂纹后方可继续补焊。

2.2.4平整度、垂直度控制

钢板桩导向钢架（配备有上下导向钢梁并具有足够刚度，导向梁应紧夹钢板桩，确保桩墙在型钢架直线范围内的平整度和垂直度）就位正确；导向钢架应符合平整度和垂直度的要求，第一排钢板桩插入导向架内应进行现场测量核验合格，以保证桩墙顺直和垂直，垂直度要求控制在1.0%以内，桩身弯曲度2%L（L为钢板桩长度）其它技术要求按照“钢围堰工程技术标准”GB/T 51295-2018的相关技术标准。

2.2.5桩墙转角连接技术措施

首先选取备用钢板桩并将钢板桩上的一条对应部位的齿扣条沿直线方向切割下来，然后将此“齿扣”连接条焊接到转角钢板桩上形成钢板桩墙的转角。

2.2.6施工过程中遇孤石措施

施工过程中遇到孤石时，可与设计人沟通，采用扩大或局部扩大钢板桩范围避开孤石或其它令设计满意的技术措施。

2.2.7其它注意事项

⑴用于支护结构的钢板桩需完整无损，连接齿槽不得碰损变形。

⑵钢板桩施工时需有进深米数划线标志。

⑶支护结构钢围檩与钢板桩的凸面贴合，对于间隙10mm的部位，应垫钢垫板。

⑷支护结构应按设计要求设置应力应变片等基坑

⑸叠合式拉森止水钢板桩支护结构施工过程中需遵守“钢结构工程施工质量验收规范”GB50205-2001技术标准。

3 结语

钢板桩以其高质量（高强度，轻型，隔水性良好），施工速度快，可重复使用，有利于环保的特点在建设工程中得到广泛应用，“叠合式拉森止水钢板桩”与普通单板使用相比较，明显提高了桩墙的刚度和搞变形能力，为深基坑支护结构安全使用提供了更为可靠的保障。只有严格实施工程质量技术措施，精心策划组织与实施，做好各项技术工作，才能提高施工技术水平，保障工程质量。