拉森鋼板樁在某軟土管道基坑支護中的應用

■孫 晃

（福建省交通規(guī)劃設計院，福州 350004）

1 引言

傳統(tǒng)鋼板樁墻一般是采用普通槽鋼正反相扣搭接或密排打入土層而成，這種槽鋼樁墻整體性差，擋土效能低，且不能防水。近年來，拉森鋼板樁因其整體性和防水性能大大優(yōu)于普通槽鋼成為一種新型鋼板樁墻結構，且鋼板樁結構具有質量輕、強度高、鎖扣緊密、施工方便及施工速度快等優(yōu)點。隨著經濟建設的迅猛發(fā)展，拉森鋼板樁作為支護結構在橋樁圍堰、市政管道、民用建筑基礎工程建設中得到了廣泛的應用。本文結合工程實例，介紹拉森鋼板樁在軟土管道基坑支護中的設計經驗，為類似工程設計提供參考和借鑒。

2 工程概況及地質條件

2.1 工程概況

福建連江某環(huán)島路線路跨越的地貌以沖海積平原地貌為主，整體地勢較為平緩，線路的軟基分布區(qū)多為耕地和大面積水塘。由于環(huán)島路建設需埋設雨水管和污水管。其中雨水管多埋設于地表，雨水管的基坑以直接開挖為主。但污水管道埋設較深，最深的位于地下4.5m，且埋設于淤泥地層中，如圖1所示。為保證污水管道的施工安全，必須對軟土管道基坑進行支護。

圖1 典型斷面示意圖

2.2 地質條件

本場區(qū)內沖海積地形多以沖海積平原地貌出現，以海相淤泥、淤泥質粘土及海相砂、貝殼、卵石等組成，淤泥厚度可達4-40m，為軟基分布區(qū)。

根據鉆孔揭示，場區(qū)上覆為淤泥、淤泥質粘土、粉質粘土(Q4m)，殘積層(Qel)；下伏為侏羅系南園組晶屑凝灰?guī)r（J3n）及其風化層，表層覆蓋薄層耕植土。

①粘土：褐黃色，軟塑，飽和，含鐵錳質氧化物，及少量植物根系，干強度、韌性中等。

②淤泥：褐灰色，流塑～軟塑，飽和，土質軟，較均勻，含貝殼碎屑及腐蝕植物，干強度、韌性低。

③殘積砂質粘性土：黃褐色，飽和，硬塑，粘性一般，砂感強，含風化殘留物，手捏易散。

以上各地層的物理力學參數見表1所示。

表1 各地層主要物理力學參數

區(qū)內地下水含水層主要為第四系沖海積、砂、卵石層，富水性較好，含水層為強透水性。場地內穩(wěn)定地下水位為0.5m。

3 污水管道基坑支護設計

該場區(qū)淤泥層深厚，地下水位高，基坑的穩(wěn)定性及涌水成為控制工程的關鍵性要素，同時要考慮基坑支護施工的便利性和經濟性。

結合本工程基坑周邊環(huán)境、場地地質條件及軟土管道基坑開挖情況，污水管道基坑開挖支護可選擇放坡開挖、鉆孔灌注樁加砼支撐及鋼板樁加鋼支撐三種支護方案。其中放坡開挖施工簡單，造價低，但是所需較大空間，產生大量棄土，污染環(huán)境。鉆孔灌注樁+砼支撐方案施工空間小，開挖時支護結構位移小，但工程造價高，工期長。鋼板樁+鋼支撐方案施工工藝成熟，施工方便快捷，環(huán)境影響小，工程造價相對較高。按照“造價合理、方便施工、合理工期”的原則，選擇鋼板樁結合鋼支撐作為污水管道支護的最優(yōu)方案。

根據巖土工程勘察報告，本工程基坑開挖深度范圍的土層主要為填土、粘土和淤泥，地質條件差，同時管道基坑深度較大，且不同地段管道基坑底的地質條件不同、埋深不同?；訉挾葹?m，維護樁采用Ⅳ型拉森鋼板，圍檁為30#C型槽鋼雙拼，內支撐為直徑300mm、壁厚10mm鋼管。根據基坑開挖深度，采取了三種不同長度的拉森鋼板樁的支護方式，如表2所示。開挖深度為4m的拉森鋼板樁支護立、斷面如圖2和圖3所示。

表2 不同開挖深度支護方式

圖2 拉森鋼板樁支護平面示意圖

圖3 拉森鋼板樁支護斷面示意圖

4 鋼板樁施工方法

（1）拉森鋼板樁采用履帶式挖土機（帶震動錘機）施打，施打前一定要熟悉地下管線、構筑物的情況，認真放出準確的支護樁中線。

（2）打樁前，對鋼板樁逐根檢查，剔除連接鎖口銹蝕、變形嚴重的鋼板樁，不合格者待修整后才可使用。

（3）打樁前，在鋼板樁的鎖口內涂油脂，以方便打入拔出。

（4）在插打過程中隨時測量監(jiān)控每塊樁的斜度不超過2%，當偏斜過大不能用拉齊方法調正時，拔起重打。

（5）鋼板樁施打采用屏風式打入法施工。屏風式打入法不易使板樁發(fā)生屈曲、扭轉、傾斜和墻面凹凸，打入精度高，易于實現封閉合攏。施工時，將10~20根鋼板樁成排插入導架內，使它呈屏風狀，然后再施打。通常將屏風墻兩端的一組鋼板樁打至設計標高或一定深度，并嚴格控制垂直度，用電焊固定在圍檁上，然后在中間按順序分1/3或1/2板樁高度打入。屏風式打入法的施工順序有正向順序、逆向順序、往復順序、中分順序、中和順序和復合順序。施打順序對板樁垂直度、位移、軸線方向的伸縮、板樁墻的凹凸及打樁效率有直接影響。因此，施打順序是板樁施工工藝的關鍵之一。其選擇原則是：當屏風墻兩端已打設的板樁呈逆向傾斜時，應采用正向順序施打；反之，用逆向順序施打；當屏風墻兩端板樁保持 垂直狀況時，可采用往復順序施打；當板樁墻長度很長時，可用復合順序施打。

5 結論與建議

（1）拉森鋼板樁加鋼支撐是開挖深度為3～5m軟土管道基坑支護的較優(yōu)的支護方式，支護結構位移較小，整體穩(wěn)定、抗隆起及抗傾覆穩(wěn)定系數高。

（2）施工時應確保鋼支撐的剛度和施工質量，確保施工安全。

（3）基坑開挖時應加強監(jiān)測，通過變形觀測對鋼板樁及周邊地面的位移進行有效控制，用監(jiān)測數據反饋來調整處理施工中的突發(fā)情況，保證基坑安全。

[1]中華人民共和國國家標準.GB5007 2002,建筑地基基礎設計規(guī)范[S].2002.

[2]中華人民共和國行業(yè)標準.JGJ120-99,建筑基坑支護技術規(guī)程[S].1999.

[3]趙凱.拉森鋼板樁在基坑圍護中的應用[J].山西建筑,2008,34（35）:128-130.

[4]徐正兵.拉森樁在基坑支護施工中的應用[J].安徽冶金科技職業(yè)學院學報,2006,16（4）:38-41.

[5]龔曉南,高有潮.深基坑工程設計施工手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1998.