拉森鋼板樁在某水廠管道溝槽施工中的應(yīng)用

上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司 上海 200092

1 工程概況

由于受到周邊用地的制約，某水廠擴(kuò)建工程擬在現(xiàn)有場地上進(jìn)行，由于無多余空地，因此，常規(guī)處理擴(kuò)建擬對現(xiàn)有凈水處理構(gòu)筑物進(jìn)行挖潛改造。

本工程DN1 600 mm基坑采用Q295bz-500 mm×225 mm鋼板樁圍護(hù)，DN1 000 mm基坑采用Q295bz-400 mm×150 mm鋼板樁圍護(hù)，頂部均設(shè)1 道H400 mm×400 mm頂支撐。DN900 mm基坑擬采用放坡開挖施工，管線附近有障礙難于放坡時(shí)，可采用簡單鋼板樁支護(hù)。DN1 600 mm閥門井及DN1 000 mm閥門井采用Q295bz-400 mm×150 mm鋼板樁支護(hù)，內(nèi)部設(shè)計(jì)雙拼32a#槽鋼腰梁，鋼板樁及腰梁與閥門井澆筑在一起，不需拔除。DN 1 900 mm閥門井可采用放坡開挖施工，附近有障礙難于放坡時(shí)，可采用簡單鋼板樁支護(hù)。

管線施工為長線性溝槽，采用以小鎖口拉森鋼板樁止水為主。施工距離不足，采用大鎖口鋼板樁時(shí)，局部可采用注漿方式封堵滲漏點(diǎn)。溝槽內(nèi)部設(shè)計(jì)排水溝及集水坑，采用水泵將水就近排入雨污水系統(tǒng)中。嚴(yán)禁進(jìn)行基坑外降水。

2 拉森鋼板樁施工要點(diǎn)[1-5]

拉森鋼板樁是一種特制的型鋼板樁，用打樁機(jī)及振動錘將鋼板樁壓入地下構(gòu)成1 道連續(xù)的板墻，作為深基坑開挖的臨時(shí)擋土、擋水圍護(hù)結(jié)構(gòu)。拉森鋼板樁結(jié)構(gòu)具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、鎖口緊密、施工簡便、施工工期短、安全可靠、環(huán)保效果好、對施工條件要求低等優(yōu)點(diǎn)。本工程拉森鋼板樁施工主要機(jī)械包括鋼板樁打樁機(jī)、160 kN汽車吊；深井打設(shè)機(jī)具及井點(diǎn)管若干套；1 m3反鏟挖機(jī)1 臺。

2.1 拉森鋼板樁工藝流程

鋼板樁定位放線→挖導(dǎo)梁槽→安裝導(dǎo)梁→施打鋼板樁→拆除導(dǎo)梁→溝槽土體開挖與支撐安裝→給水管道施工→溝槽回填土至內(nèi)撐下50 cm→給水管道強(qiáng)度試驗(yàn)→拆除圍檁、內(nèi)撐→回填土方至路床→拔樁→樁孔處理

本工程以DN1 600 mm埋管基坑為例，其埋管溝槽施工流程如下：

（a）查明并清理管線兩側(cè)障礙物；

（b）鋼板樁圍護(hù)施工；

（c）在標(biāo)高+3.40 m架設(shè)腰梁和頂撐；

（d）基坑開挖至標(biāo)高－1.51 m；

（e）及時(shí)施工管道基礎(chǔ)墊層；

（f）DN1 600 mm埋管施工；

（g）覆土至頂撐底并拆除頂支撐，拔除鋼板樁，最后覆土至地面。

2.2 鋼板樁的吊運(yùn)與堆放

每次吊運(yùn)的拉森鋼板樁根數(shù)不宜超過5 根，并應(yīng)避免鎖口受到損傷。裝卸拉森鋼板樁時(shí)，宜采用兩點(diǎn)吊。

堆放拉森鋼板樁的場地必須堅(jiān)實(shí)、平整，避免因不平衡的沉陷使鋼板樁發(fā)生變形，影響止水效果。鋼板樁進(jìn)場檢驗(yàn)合格后統(tǒng)一歸類分層堆放，各層間墊好枕木，堆放高度不宜過高，并在堆放處設(shè)置標(biāo)牌說明。墊木高度也不能過小，以免起吊時(shí)穿鋼絲繩有困難。每堆鋼板樁之間應(yīng)留有一足夠?qū)挾鹊耐ǖ酪怨┑踹\(yùn)機(jī)械穿行。

2.3 拉森鋼板樁的施打

本工程拉森鋼板樁主要采用錘擊法沉樁，重錘低擊，并設(shè)置樁帽樁墊。臨近地下管線時(shí)，宜采用靜力壓樁法施工，并根據(jù)監(jiān)測情況控制壓樁速率。

鋼板樁采用小止口連接。吊升鋼板樁后，對準(zhǔn)接口向下插樁，借樁錘自重緩慢插入，如有歪斜，必要時(shí)立即拔升，重新插準(zhǔn)。對每排第1根樁應(yīng)嚴(yán)格控制，確保樁的垂直度，以保證后續(xù)樁的順利施工。同時(shí)，拉森鋼板樁施打時(shí)還應(yīng)注意：

（a）鋼板樁于沉入前應(yīng)將樁尖處的凹槽低口封閉，鎖口應(yīng)涂以油脂；

（b）插樁時(shí)鎖口應(yīng)對準(zhǔn)，且套上樁帽，上端加硬木墊；用2 臺經(jīng)緯儀在兩個(gè)方向控制樁的垂直度。宜在沉樁行進(jìn)方向的鋼板樁鎖口處設(shè)卡板，阻止板樁位移；初始端打設(shè)位置和方向應(yīng)嚴(yán)格控制精度，宜每入土1 m測量1 次；

（c）鋼板樁的轉(zhuǎn)角部位主要采用軸線調(diào)整法進(jìn)行轉(zhuǎn)角的閉合施工，轉(zhuǎn)角樁的制作應(yīng)從鋼板樁背面中線處切斷，根據(jù)所需的轉(zhuǎn)角界面進(jìn)行焊接而成。

2.4 支撐體系施工

經(jīng)過計(jì)算拉森鋼板樁采用1 道內(nèi)支撐支護(hù)，溝槽開挖分2 步進(jìn)行，第1步機(jī)械挖土深度至2 m，開始安裝圍檁、內(nèi)撐，然后人工配合機(jī)械挖土至槽底。技術(shù)要求為：

（a）土方開挖至鋼支撐底后，進(jìn)行水平支撐施工；

（b）鋼支撐吊裝時(shí)使用汽車吊吊運(yùn)；

（c）鋼支撐在拼裝時(shí)，軸線偏差在2 cm之內(nèi)，并保證支撐接頭的承載力符合要求，型鋼與型鋼連接時(shí)必須對稱后上螺栓，按順序緊固；

（d）鋼支撐焊接加工時(shí)采取雙面滿焊，在無法雙面焊接處，采用坡口焊接方式。

2.5 基坑的開挖與回填砂

根據(jù)滲水量的情況，基坑開挖可以采用有水開挖或無水開挖。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，本工程采用無水開挖。施工前降水至坑底以下0.5 m。

在基坑開挖過程中，挖土和支撐必須緊密配合，有序進(jìn)行?；又休^淺處挖土是在保證安全的前提下，為支撐的施工創(chuàng)造工作面。同時(shí)，支撐結(jié)構(gòu)必須能較快地產(chǎn)生整體剛度，為基坑中較深處挖土創(chuàng)造實(shí)施條件。挖土與支撐工作相互配合就能利用軟土施工中的時(shí)空效應(yīng)，有效地控制圍護(hù)體系在受力后的變形。土方施工應(yīng)做到均勻、分層、高效，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)始終處于受控的受力狀態(tài)。在施工過程中應(yīng)注意做到“隨挖隨撐、先撐后挖”，切不可超挖或支撐施加不及時(shí)。

由于本工程新舊管線較近，為減小舊管線土體位移對管基平整度的影響。因此，施工中必須十分重視回填土的質(zhì)量。由于砂子有很好的穩(wěn)定性，故本工程采用砂子作為回填材料。管道兩側(cè)和管頂以上500 mm范圍內(nèi)的回填砂，應(yīng)由溝槽兩側(cè)對稱運(yùn)入槽內(nèi)，不得直接扔在管道上；回填其他部位時(shí)，應(yīng)均勻運(yùn)入槽內(nèi)，不得集中推入。

本工程采用堅(jiān)硬、潔凈、顆粒級配良好的中粗砂進(jìn)行基坑回填。

2.6 拉森鋼板樁拔樁

本工程拔樁采用靜力拔樁法，拔樁時(shí)作業(yè)人員應(yīng)嚴(yán)密注意拔樁機(jī)械的負(fù)荷異動情況。作業(yè)人員一旦發(fā)現(xiàn)上拔困難或拔不上來時(shí)，不可強(qiáng)行實(shí)施，應(yīng)立即停止拔樁，第一時(shí)間通知項(xiàng)目部技術(shù)人員。項(xiàng)目部技術(shù)人員根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場的實(shí)際，確定進(jìn)一步的作業(yè)方案，一般可采用先往下施打少許，再往上拔，如此反復(fù)便有利于將樁拔出來。拉森鋼板樁拔樁的注意事項(xiàng)如下：

（a）拔樁的順序應(yīng)與打樁時(shí)相反，起點(diǎn)位置應(yīng)離開角樁5 根以上；

（b）拉森鋼板樁的拔除應(yīng)采用間隔拔的方法，拔樁順序宜與打樁時(shí)相反，同時(shí)對拔樁后造成的土的孔隙要及時(shí)用中粗砂填實(shí)，必要時(shí)采用跟蹤注漿；

（c）拔除鋼板樁時(shí)，為減小土的黏附力，可采用振動錘將拉森鋼板樁鎖口振活，振動錘連續(xù)工作不超過1.5 h；

（d）可采用間歇振動的方法拔除阻力較大的鋼板樁，每次振動時(shí)間不宜超過15 min；

（e）對于拔樁后留下的樁孔及時(shí)回填處理，回填材料宜采用黃砂。

3 結(jié)語

本工程施工場地極為狹窄，周圍環(huán)境復(fù)雜，采用拉森鋼板樁進(jìn)行施工，保證了工程的順利實(shí)施，確保了原有建筑物和管線的安全，將工程施工對周邊環(huán)境的影響減少到了最低限度，且發(fā)揮了經(jīng)濟(jì)效益，降低了施工成本。本工程的順利實(shí)施為今后城市中類似工程提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，也為今后拉森鋼板板樁在基坑支護(hù)中的施工提供了一種可實(shí)施的施工工藝，擴(kuò)大了鋼板樁的應(yīng)用范圍。