拉森鋼板樁在基坑圍護(hù)中的應(yīng)用

■余曉皓

（福建省榕圣市政工程股份有限公司，福州 350011）

拉森鋼板樁本世紀(jì)開始在我國興起廣泛使用，并在工程建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用?？稍跇蛄夯A(chǔ)圍堰、大型管道鋪設(shè)、臨時(shí)溝渠開挖時(shí)作為擋土、擋水、擋沙墻等，大大提高了施工安全和工效。拉森鋼板樁做基坑圍護(hù)具有很好的防水功能，較多的應(yīng)用在淺水區(qū)基礎(chǔ)工程施工，適用于淺水及地質(zhì)覆蓋較厚的砂類土等作為封水和擋土的結(jié)構(gòu)。

1 工程概述

福州市閩江北岸中央商務(wù)中心片區(qū)路網(wǎng)工程北側(cè)出水口兩根DN1400雨水管道，穿過工業(yè)路接駁大慶河的現(xiàn)澆檢查井位于臺(tái)江區(qū)工業(yè)路旁貼近大慶河駁岸。臺(tái)江區(qū)工業(yè)路祥坂路口至西二環(huán)段由于中防萬寶地下商城工程建設(shè)，該段原河道遷改北移舊河道回填雜填土及砂，地質(zhì)條件復(fù)雜。接駁檢查井離大慶河河道駁岸距離近，施工時(shí)基坑開挖深度大，對(duì)河道駁岸和工業(yè)路路基的安全威脅大。對(duì)基坑開挖的支護(hù)要求比較高，所以采用拉森鋼板樁對(duì)現(xiàn)澆檢查井的基坑進(jìn)行支護(hù)。該段工業(yè)路的地面標(biāo)高介于6.8～7m，檢查井內(nèi)底標(biāo)高為2.5m，基坑深度約為4.3～4.5m。

⑴地形條件

穿過工業(yè)路接駁大慶河的檢查井位于工業(yè)路祥坂路口至西二環(huán)段現(xiàn)狀河道旁的舊河道處，距離祥坂路口公交站臺(tái)約15m，距離菏澤小區(qū)通道約10m，基坑的開挖深度在5m范圍內(nèi)。大慶河現(xiàn)狀河道河底高程（羅零高程，下同）為2.8m，檢查井底高程為2.5m，基坑寬5m，長7m。

⑵地質(zhì)條件

根據(jù)現(xiàn)場開挖探明情況及地勘資料，約0.5m左右雜填土，2～4m砂層，砂層下為淤泥層。場地內(nèi)地下水主要為賦存于淤泥、雜填土中的孔隙水，場地周圍臨近大慶河與閩江相通，水位受閩江潮汐影響較大。

2 拉森鋼板樁在基坑支護(hù)中的應(yīng)用

本工程現(xiàn)澆檢查井基坑位于工業(yè)路上缺乏放坡條件，采用拉森鋼板樁能滿足基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)本身的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及變形的要求，可以確保周邊公交站臺(tái)及大慶河駁岸的安全。且選用拉森鋼板樁安全可靠，施工工期短?；娱_挖大部分在細(xì)砂層，由于地下水豐富，造成流砂現(xiàn)象嚴(yán)重，施工難度大。故選用拉森鋼板樁支護(hù)方案。

2.1 拉森鋼板樁的選用及穩(wěn)定性分析

2.1.1 鋼板樁的選用

根據(jù)本工程所在的場地特點(diǎn)，投用SP-IV型拉森鋼板樁來做基坑支護(hù)（見圖1），其截面特性見表1。圍檁采用HW350×350圍檁進(jìn)行連接，轉(zhuǎn)角設(shè)置專用構(gòu)件，采用φ609×12鋼管進(jìn)行內(nèi)支撐，現(xiàn)澆混凝土檢查井施工時(shí)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整對(duì)撐間距并及時(shí)回頂。

圖1 SP-Ⅳ型鋼板樁截面圖

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50017-2003，材料主要參數(shù)如下：

⑴彈性模量：拉森 IV鋼板樁、A3型鋼：E=2.10×105MPa；

⑵鋼材密度：ρ=7850kg/m3；

⑶抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：f=215MPa；

表1 SP-Ⅳ型鋼板樁截面特性表

⑷抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fv=125MPa。

2.1.2 鋼板樁的受力驗(yàn)算

（1）土的力學(xué)計(jì)算

因?yàn)楸竟こ袒由疃?.5m，基本為雜填土和砂層，按沙土平均取值r=16.5kN/m3，粘聚力c=0kPa，內(nèi)摩擦角φ=15°。以鋼板樁承受的主動(dòng)土壓力作為有效土壓力，以工業(yè)路路面高程7m為基準(zhǔn)計(jì)算各高度處的有效土壓力。工業(yè)路地面荷載依照30t考慮換算后為5kN/m2，換算為土高度 h0=q/γ=5/16.5=0.30m。

（2）有效主動(dòng)土壓力計(jì)算

①工業(yè)路路面7m位置時(shí)的土壓力強(qiáng)度

②支撐處的土壓力強(qiáng)度

③基坑底的土壓力強(qiáng)度

（3）支撐層數(shù)及間距

按照等彎矩確定各層支撐的間距，則頂部懸臂端的最大允許跨度為：

施工時(shí)采用布置一層支撐，即從地面下2m設(shè)置HW350×350圍檁，加φ609鋼管橫撐。

（4）施工工況下圍檁計(jì)算

（采用近似法計(jì)算）圍檁受力。

基坑開挖4.5m到基底時(shí)土壓力最大，均布荷載為12.33kN/m，則此時(shí)鋼板樁所受的最大彎矩為：

Mmax=0.125×q1×l2=0.125×12.33×32=13.87kN·m

則鋼板樁所受最大彎曲應(yīng)力為：

可以滿足要求。

（5）鋼板樁最小入土深度計(jì)算

采用盾恩近似法計(jì)算。

即(Kp-Ka)x2-KaHx-KaHh4=0

(1.698-0.589)x2-(0.589×4.5)x-0.589×4.5×2.5=0， 求解得x=3.92，鋼板樁入土深度大于3.92m，即可滿足要求。按1.5安全系數(shù)考慮，3.92×1.5+4.5+0.5＜12，選用12m長鋼板樁可以滿足要求。

2.2 鋼板樁施工工藝

2.2.1 鋼板樁施工工藝流程

鋼板樁施工工藝流程如下：

依據(jù)圖紙放樣→路面清表→依據(jù)定位線設(shè)導(dǎo)向槽→施打鋼板樁→基坑挖土→焊接圍檁支撐→基坑開挖、檢查井施工→回填沙→拔除鋼板樁。

2.2.2 導(dǎo)向架的安裝

在鋼板樁施工過程中控制樁的打入精度，即利用工業(yè)路瀝青路面作為基面設(shè)置單層雙面間距3m的導(dǎo)向架，以保障沉樁軸線位置的準(zhǔn)確和樁的豎直，提高樁的貫入能力。

2.2.3 鋼板樁打設(shè)

本工程采用50t履帶吊+振動(dòng)沉樁錘插打，其施工方便、速度快，可以滿足基礎(chǔ)施工的要求。根據(jù)現(xiàn)場施工條件采用單獨(dú)打入法，其優(yōu)點(diǎn)是施工簡便、不需輔助支架，存在的缺點(diǎn)是易使鋼板樁向一側(cè)傾斜，不易糾正。作業(yè)的順序首先從靠近祥坂公交站一側(cè)開始，逐塊插打每塊鋼板樁，自始至終連續(xù)作業(yè)不停頓。按照單獨(dú)法連續(xù)施打，控制樁頂外露高度不宜相差過大。

2.2.4 鋼板樁的拔除

拔除鋼板樁前，應(yīng)控制震動(dòng)影響和減少拔樁帶出土方，并應(yīng)注意拔樁的順序和時(shí)間，避免引起工業(yè)路地面沉降和位移，給已施工的現(xiàn)澆檢查井帶來危害，并影響臨近大慶河道駁岸、工業(yè)路路基及底下管線的安全。為防止拔樁時(shí)土體帶出，減少地面沉降，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回填，拔樁過程多震動(dòng)幾分鐘，使樁孔更為密實(shí)。在回填砂時(shí)，應(yīng)高出鋼板樁30cm，拔樁時(shí)靠樁的振動(dòng)力，滲漏到所拔樁位置，使之達(dá)到密實(shí)效果。

本工程采用震動(dòng)錘震動(dòng)以破壞土的粘聚力，實(shí)施過程中應(yīng)注意拔樁順序避開轉(zhuǎn)角，從直線段靠近轉(zhuǎn)角樁大概5根左右位置開始；遇到難拔的樁，可以采用向下壓打20cm左右，再拔出。一般拔樁跟打樁順序調(diào)個(gè)方向。

3 注意事項(xiàng)

3.1 打樁注意事項(xiàng)

⑴鋼板樁施打前，要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙現(xiàn)澆檢查井的尺寸大小，需要邊沿外預(yù)留支模、拆模的空間，以測量放樣確定位置。

⑵本工程現(xiàn)澆檢查井位于工業(yè)路道路范圍內(nèi)，施工前應(yīng)仔細(xì)勘察地下管線等構(gòu)造物等。

⑶剔除變形破損的鋼板樁，施打前使用的鋼板樁應(yīng)在鎖口涂黃油潤滑。打樁過程應(yīng)著重控制垂直度，傾斜度不應(yīng)超過2%，否則應(yīng)拔出重打。

3.2 拔樁注意事項(xiàng)

⑴鋼板樁拔除應(yīng)根據(jù)施工時(shí)的施工日記記錄的打樁順序，按相反的順序拔除。

⑵本工程位于工業(yè)路上，拔除時(shí)應(yīng)注意交通疏導(dǎo)，鋼板樁堆放應(yīng)順著工業(yè)路車行方向，拔完及時(shí)運(yùn)走。

⑶鋼板樁拔除過程，遇到個(gè)別難拔的應(yīng)采用震動(dòng)下壓的方式。

4 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

本工程現(xiàn)澆檢查井通過采用拉森鋼板樁作為基坑開挖支護(hù)方案，大大提高了工效，提前一周完成二環(huán)路與工業(yè)路排澇的施工任務(wù)，且周邊駁岸及道路未出現(xiàn)沉降及開裂等情況，既加快了施工進(jìn)度又確保了施工質(zhì)量安全。通過本工程實(shí)例，采用拉森鋼板樁支護(hù)施工快速簡單，質(zhì)量安全管控容易。施工過程要做好施工日記記錄，有利于打樁的順序，使拔樁更加容易。拉森鋼板樁在基坑圍護(hù)的應(yīng)用值得推廣應(yīng)用。

[1]汪正榮.建筑地基與基礎(chǔ)施工手冊.建筑工業(yè)出版社，2005：75-76.

[2]張伯平，黨進(jìn)謙.土力學(xué)與地基基礎(chǔ).西安地圖出版社，2001.23.

[3]國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JGJ120-99，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[4]GB 50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].