拉森鋼板樁在河道整治工程基坑支護(hù)中的應(yīng)用

王繼奎 （中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明 650200）

1 工程概況

細(xì)陂河整治工程起點(diǎn)位于黃埔區(qū)與增城區(qū)的交界處（即廣深公路），終點(diǎn)位于廣深高速下游200m，右岸整治長(zhǎng)度3501m，左岸整治長(zhǎng)度3311m，按照20年一遇標(biāo)準(zhǔn)對(duì)河涌及配套設(shè)施等進(jìn)行綜合整治，堤防工程級(jí)別4級(jí)，主要建筑物級(jí)別4級(jí)，臨時(shí)建筑物級(jí)別5級(jí)。施工內(nèi)容主要包括河道擴(kuò)寬，新建擋墻、樁板墻，拆除重建及新建橋涵，采用灌注樁、鋼板樁以及放坡支護(hù)進(jìn)行開(kāi)挖。該項(xiàng)目于標(biāo)準(zhǔn)斷面二左岸、標(biāo)準(zhǔn)斷面六右岸位置，分別采用Ⅳ型拉森鋼板樁作為坑槽臨時(shí)支護(hù)，鋼板樁長(zhǎng)度選擇分別為9m、12m，圍護(hù)形式采用咬口法施工。

2 拉森鋼板樁支護(hù)方案設(shè)計(jì)

2.1 支護(hù)方案

對(duì)于場(chǎng)地狹窄施工受限而無(wú)法采用灌注樁、放坡支護(hù)時(shí)，則改用拉森鋼板樁支護(hù)。該項(xiàng)目左岸樁號(hào)0+110～0+220處，采用拉森Ⅳ型12m長(zhǎng)鋼板樁，右岸樁號(hào)0+695～0+998以及0-207～0+000處，采用拉森Ⅳ型9m或12m長(zhǎng)鋼板樁，鋼板樁位置的設(shè)置應(yīng)以便于后期岸墻及箱涵結(jié)構(gòu)施工為前提。

2.2 支護(hù)驗(yàn)算

該項(xiàng)目鋼板樁按照懸臂樁通過(guò)靜力平衡理論予以驗(yàn)算，即基坑底面以上樁身受主動(dòng)土壓力作用，鋼板樁以基坑底某一定點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，支護(hù)驗(yàn)算時(shí)采用布魯姆法，計(jì)算模型如圖1所示，即樁腳處的被動(dòng)土壓力Ep用集中力Ep'代替。每1m鋼板樁截面模量W=1255cm3，允許應(yīng)力210MPa。經(jīng)計(jì)算，鋼板樁承受最大應(yīng)力136.16MPa，計(jì)算結(jié)果＜允許應(yīng)力，滿足基坑支護(hù)要求。鋼板樁入土深度8.6m，入土深度＜鋼板樁長(zhǎng)度（9m/12m），滿足基坑支護(hù)要求。

圖1 支護(hù)受力計(jì)算模型

3 拉森鋼板樁施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 鋼板樁檢驗(yàn)

施工前期階段，應(yīng)首先對(duì)進(jìn)場(chǎng)的鋼板樁質(zhì)量予以檢驗(yàn)驗(yàn)收，對(duì)鋼板樁的外觀質(zhì)量、規(guī)格尺寸、材料性能等進(jìn)行校驗(yàn)，并對(duì)存在質(zhì)量問(wèn)題或出現(xiàn)變形的鋼板樁予以矯正處理，以減少施打過(guò)程中的阻力。校驗(yàn)內(nèi)容如下：

①外觀檢驗(yàn)主要包括鋼板樁表面裂痕、銹蝕等質(zhì)量缺陷，以及長(zhǎng)、寬、厚、高等規(guī)格尺寸，端部矩形比、表面平直度、鎖口形狀等內(nèi)容；

②材料性能校驗(yàn)主要是對(duì)鋼板樁母材化學(xué)成分、物理性能、機(jī)械性能等進(jìn)行試驗(yàn)，保證鋼板樁能夠滿足河道基坑支護(hù)的施工要求。

3.1.2 鋼板樁吊運(yùn)

鋼板樁裝卸應(yīng)采用兩點(diǎn)吊運(yùn)，起吊時(shí)一次吊運(yùn)的鋼板樁數(shù)量不得過(guò)多，吊運(yùn)過(guò)程中應(yīng)做好對(duì)鎖口位置的保護(hù)，防止鎖口受損而影響鋼板樁的正常作業(yè)。吊運(yùn)時(shí)應(yīng)根據(jù)施工實(shí)際采用單根起吊或成捆起吊，單根起吊應(yīng)采用專(zhuān)業(yè)吊具，成捆吊運(yùn)應(yīng)利用鋼索捆扎牢固，防止吊運(yùn)過(guò)程中散落。

3.1.3 鋼板樁堆放

鋼板樁進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)根據(jù)施工實(shí)際合理選擇堆放地點(diǎn)，堆放地應(yīng)事先進(jìn)行平整與硬化處理，確保不會(huì)因鋼板樁堆載過(guò)大而發(fā)生沉降或變形，且堆放場(chǎng)地應(yīng)盡量接近施工現(xiàn)場(chǎng)，保證轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中的便利性。鋼板樁堆放時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

①鋼板樁堆放時(shí)的具體位置、先后順序、堆放方向等，均應(yīng)考慮鋼板樁后期施工的便利性；

②鋼板樁應(yīng)根據(jù)型號(hào)、規(guī)格、長(zhǎng)度進(jìn)行分類(lèi)堆放，堆放位置做好標(biāo)識(shí)予以說(shuō)明；

③鋼板樁堆放時(shí)應(yīng)分層堆疊，每層數(shù)量不得超過(guò)5根，每層之間應(yīng)按要求墊設(shè)枕木，枕木設(shè)置間距為3 m～4m，且上下兩層墊木應(yīng)保持垂直，總的堆放高度不得大于2m。

3.2 測(cè)量放線

鋼板樁進(jìn)場(chǎng)前，測(cè)量作業(yè)人員應(yīng)結(jié)合圖紙指定的水準(zhǔn)點(diǎn)與水準(zhǔn)邊線予以現(xiàn)場(chǎng)放樣，并于施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置，然后根據(jù)施工圖紙將點(diǎn)位測(cè)放到現(xiàn)場(chǎng)，并用撒生石灰的方式劃出白線，現(xiàn)場(chǎng)放線標(biāo)識(shí)應(yīng)明顯且不易破壞，以便于后期進(jìn)行鋼板樁施打，完成測(cè)量放線后應(yīng)上報(bào)監(jiān)理予以復(fù)核，驗(yàn)收合格后方可作為鋼板樁施打的控制依據(jù)。

3.3 導(dǎo)向架施工

在進(jìn)行鋼板樁插打施工前，為有效確保樁身的垂直度及沉樁軸線的準(zhǔn)確性，并嚴(yán)格控制鋼板樁插打精度，防止板樁發(fā)生屈曲變形，應(yīng)按要求布設(shè)具備一定剛度且堅(jiān)固的導(dǎo)梁，亦稱(chēng)之為“施工圍檁”（圖2）。導(dǎo)向架由導(dǎo)樁與導(dǎo)梁組成，導(dǎo)樁采用H型鋼，導(dǎo)樁間距約2.5m～3.5m，雙面導(dǎo)樁間的距離不得過(guò)大，通常應(yīng)比鋼板樁墻厚度大8mm～15mm。導(dǎo)梁采用[16a槽鋼，導(dǎo)梁下方與導(dǎo)樁焊接[16a@5000托架。

圖2 導(dǎo)向架施工

3.4 鋼板樁施打

①該項(xiàng)目采用PC-300液壓振錘的錘機(jī)進(jìn)行鋼板樁施打，鋼板樁施打前應(yīng)首先對(duì)振動(dòng)錘進(jìn)行檢查，確保其線路保持暢通，工作性能正常，且功率應(yīng)達(dá)到約200kW，樁夾夾板牙齒出現(xiàn)磨損的數(shù)量不得超標(biāo)。

②履帶吊應(yīng)在距離打樁點(diǎn)就近的堤防邊進(jìn)行施工，以便于施工中測(cè)量人員觀察，鋼板樁插打采用單樁式打入法，即每次插打時(shí)將單根鋼板樁作為一組，由基坑一側(cè)向另一側(cè)逐根插打，直至完成整個(gè)支護(hù)段合龍。

③運(yùn)送鋼板樁至履帶吊作業(yè)半徑范圍內(nèi)，將振動(dòng)錘樁夾夾緊鋼板樁上部，勻速緩慢提升振動(dòng)錘至鋼板樁呈豎直狀態(tài)，振動(dòng)錘與鋼板樁重心保持在一條直線，然后在鎖口位置均勻涂抹潤(rùn)滑油，人工將鋼板樁對(duì)準(zhǔn)定位樁鎖口緩慢插入，以免使用蠻力造成鎖口損壞，插入后將吊繩稍松，使鋼板樁在自重作用下滑入，并在確認(rèn)無(wú)誤后準(zhǔn)備進(jìn)行鋼板樁施打。

④鋼板樁插打時(shí)，在插入深度約50cm時(shí)，對(duì)樁身垂直度給以校核，校核無(wú)誤后用導(dǎo)向夾具輔助件夾住鋼板樁避免發(fā)生位移，啟動(dòng)振動(dòng)錘振壓裝置，緩慢振壓鋼板樁至要求的深度，樁墻插打長(zhǎng)度約3m后進(jìn)行一次測(cè)量，確保樁墻處于同一直線，最后插打至與設(shè)計(jì)標(biāo)高距離40cm時(shí)，應(yīng)小心謹(jǐn)慎插打，以免出現(xiàn)超深的情況。

3.5 鋼板樁拔除

完成坑槽的回填后，按要求將鋼板樁拔除，順序擺放以便于后期循環(huán)使用。鋼板樁拔除前，應(yīng)對(duì)拔樁作業(yè)順序與時(shí)間予以嚴(yán)格控制，并做好拔除后的土孔處理，以免拔樁時(shí)因振動(dòng)或帶土過(guò)多導(dǎo)致地面發(fā)生沉降，而危害周?chē)鷺?gòu)筑物及地下管線的安全。

①鋼板樁拔除前，應(yīng)對(duì)所有板樁的插入情況予以查勘，進(jìn)而判斷每個(gè)板樁拔除的難易程度，以采取妥當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)措施。

②完成坑槽土方的回填作業(yè)后，用浮吊拔除鋼板樁，拔樁時(shí)應(yīng)首先通過(guò)振動(dòng)錘強(qiáng)迫振動(dòng)板樁周?chē)临|(zhì)，以破壞板樁周?chē)餐翆?duì)板樁的粘聚力，減少拔樁過(guò)程中的摩阻力，并在浮吊起吊力的作用下拔除鋼板樁。

③拔樁過(guò)程中為減少拔樁帶土的影響，可采用灌水法或灌砂法，鋼板樁拔除后應(yīng)及時(shí)清理，并運(yùn)至指定地點(diǎn)，保證現(xiàn)場(chǎng)施工的清潔平整。

4 拉森鋼板樁施工控制要點(diǎn)

4.1 導(dǎo)向架安裝控制要點(diǎn)

導(dǎo)向架安裝時(shí)應(yīng)注意做好以下幾點(diǎn)：

①導(dǎo)向架安裝時(shí)，應(yīng)借助水平儀、經(jīng)緯儀等儀器，對(duì)導(dǎo)梁的水平度與豎直度進(jìn)行測(cè)量，保證導(dǎo)架安裝的精準(zhǔn)到位；

②導(dǎo)向架高度應(yīng)結(jié)合施工實(shí)際予以合理選擇，以利于對(duì)鋼板樁插打的高度及垂直度進(jìn)行控制；

③在鋼板樁插打過(guò)程中，應(yīng)確保導(dǎo)向架不得發(fā)生變形與沉降；

④導(dǎo)向架安裝的位置應(yīng)保持垂直，且與鋼板樁不能發(fā)生碰撞。

4.2 鋼板樁施打控制要點(diǎn)

拉森鋼板樁施工作為施工的關(guān)鍵工序，其質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)直接關(guān)系著圍護(hù)結(jié)構(gòu)的止水性與安全性，對(duì)此，施打中須注意以下幾點(diǎn)：

①拉森鋼板樁施工前，應(yīng)結(jié)合相關(guān)地質(zhì)勘察資料，了解掌握地下管線及構(gòu)筑物情況，并實(shí)地進(jìn)行支護(hù)樁中線的放線作業(yè)，同時(shí)按要求對(duì)鋼板樁質(zhì)量進(jìn)行逐根檢查，對(duì)于樁身鎖口位置出現(xiàn)變形、銹蝕等質(zhì)量缺陷的予以剔除，不得用于施工；

②完成鋼板樁的質(zhì)量檢查后，對(duì)于檢查無(wú)質(zhì)量問(wèn)題的應(yīng)于鎖口位置均勻涂刷潤(rùn)滑油脂，以最大限度減少施打過(guò)程中摩阻力的影響，確保鋼板樁實(shí)現(xiàn)順利插打與拔除，同時(shí)有效提升鎖口位置的抗?jié)B性；

③在鋼板樁的整個(gè)施打過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制振動(dòng)錘下降速度，防止插打過(guò)快導(dǎo)致樁身落距過(guò)大而出現(xiàn)大幅傾斜；

④施工中應(yīng)對(duì)鋼板樁插打情況予以實(shí)時(shí)檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)鋼板樁出現(xiàn)傾斜，應(yīng)及時(shí)停止施打并予以調(diào)整處理，保證鋼板樁樁身的垂直度滿足要求，以便于鎖口實(shí)現(xiàn)順利咬合，保證插樁能夠順利進(jìn)行合攏，進(jìn)而有效提升鋼板樁的止水性能，對(duì)于樁身傾斜度過(guò)大而無(wú)法調(diào)正時(shí)，應(yīng)按要求拔除樁身重新施打，保證鋼板樁傾斜度＜2%，且施打公差標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足下表的要求。

鋼板樁施打公差標(biāo)準(zhǔn)

4.3 鋼板樁拔除控制要點(diǎn)

①對(duì)于封閉式鋼板樁墻，在進(jìn)行鋼板樁拔除時(shí)，應(yīng)將離開(kāi)角樁至少5根的板樁作為起點(diǎn)，可結(jié)合沉樁施工實(shí)際選擇拔樁起點(diǎn)，必要時(shí)還可采用跳拔的方法進(jìn)行拔樁，樁身拔除與插打的順序應(yīng)恰好相反。

②鋼板樁拔除時(shí)，可通過(guò)振動(dòng)錘振活鎖口連接，振松樁身周?chē)临|(zhì)，以降低土層粘附，然后邊振動(dòng)邊拔樁。對(duì)于板樁拔除較為困難時(shí)，可使用柴油錘先將樁下振10cm～30cm，再與振動(dòng)錘交替進(jìn)行樁身振拔。

③起重機(jī)應(yīng)隨振動(dòng)錘啟動(dòng)逐步進(jìn)行加荷，起吊力應(yīng)比減振器彈簧的壓縮極限值略小。

④對(duì)于引拔時(shí)摩阻力較大的鋼板樁，可采用間歇振動(dòng)法施工，每次振動(dòng)時(shí)間約為15min，振動(dòng)錘連續(xù)作業(yè)的時(shí)長(zhǎng)不得超過(guò)1.5h。

⑤拔樁完成后應(yīng)及時(shí)對(duì)孔位進(jìn)行填土，通常為確保土孔回填的及時(shí)性，可在鋼板樁拔至略高于基礎(chǔ)底板時(shí)暫停拔樁，并啟動(dòng)振動(dòng)錘振動(dòng)幾分鐘，使土孔填土更加密實(shí)。

⑥鋼板樁拔出后，應(yīng)對(duì)起表面砂土等予以徹底清理，清理干凈后涂刷油脂防止銹蝕。對(duì)于鋼板樁出現(xiàn)較大變形的應(yīng)予以調(diào)直處理，完整的鋼板樁應(yīng)運(yùn)出施工現(xiàn)場(chǎng)，并堆放至平整的場(chǎng)地。

5 結(jié)語(yǔ)

拉森鋼板樁支護(hù)具有支護(hù)效果好、安全性高、施工快捷、綠色環(huán)保、可重復(fù)利用等眾多優(yōu)勢(shì)，在細(xì)陂河河道整治項(xiàng)目施工中，通過(guò)采取拉森鋼板樁支護(hù)，極大改善了作業(yè)人員的施工環(huán)境，保障了基坑工程的安全施工，加快了項(xiàng)目進(jìn)度，取得了超預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)收益，為類(lèi)似項(xiàng)目的建設(shè)施工積累了有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。