拉森鋼板樁在濮陽豫能電廠廠外翻車室基坑開挖支護的應用

摘 要：本文案例取自一個河南省十三五規劃重點工程，該案例是拉森鋼板樁在基坑開挖支護的典型應用。主要介紹確定使用拉森鋼板樁的依據，以及拉森鋼板樁的施工機具選型、定位防線、打入、垂直度標高控制、錨桿與圍檁施工，以及拉森鋼板樁的拔出等工藝要點。

關鍵詞：拉森鋼板樁；排樁；圍檁；整體穩定驗算；抗傾覆穩定性驗算

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.164

1 項目概況

濮陽豫能發電有限公司2×60萬千瓦機組上大壓小工程是河南省重點工程，該工程廠外煤炭輸送部分由我們河南省電力勘測設計院以EPC總承包方式承建。廠外煤炭輸送部分的主要工程特點是將鐵路來煤卸車區設在廠外5.5km處，煤炭在卸煤區經卸車、除雜物、篩碎后經管帶機運至主廠區。這樣做既大幅降低了運煤投資，也提高了輸煤系統的卸車、儲煤能力。實現這樣的卸車能力要建設容納FCD2-220-A/B 轉子式雙車翻車機兩臺的翻車機室，該翻車機室結構底標高為-13.60m，平面結構尺寸為42.0m×28.0m，其下方#1轉運站結構底標高為-25.0m，整體尺寸約為13.4×26.15m，局部凸出5.6×6.8m，翻車機室的南側30米就是國鐵晉豫魯鐵路，保證鐵路運行安全更是增加了翻車機室開挖支護的難度。基坑圍護示意圖見圖1：“基坑圍護示意圖”。

翻車機室及其下方#1轉運站施工位于工程關鍵線路，且其他作業線路相對自由時差都在四個月以上。這樣的工程特點使得翻車機室的開挖支護成為重點。

2 備選方案比選

為了保證翻車室開挖支護方案的安全可靠、盡量縮短工期、費用控制在可控計劃范圍以內，我院廠外煤炭輸送EPC總承包項目部根據地質勘測報告（見表1“地質勘測報告摘要表”）策劃了多種翻車室開挖支護方案。

“地質勘測報告摘要表”備注：基坑開挖深度內以第四系為主，地下水穩定水位埋深7.5～9.5m。地下水位標高在39.90～41.20m。

經反復比選，確定了以下兩個備選方案：

備選方案一：1、-9米以上土層開挖與工藝邊坡支護（南側-8米）；2、基坑降排水；3、-9米以下（南側-8米）翻車機室護坡樁施工與腰梁、冠梁圍護；4、使用沉井工藝-13.60m以下的#1轉運站。

備選方案二：1、-9米以上土層開挖與工藝邊坡支護（南側-8米）；2、-9米以下（南側-8米）翻車機室拉森鋼板樁施工與圍檁支護；3、基坑降排水；4、使用沉井工藝-13.60m以下的#1轉運站。

這兩個備選方案的主要區別就在于-9米以下（南側-8米）翻車機室土方開挖的方式是采用排樁支護還是采用拉森鋼板樁鋼板樁支護。

依據《建筑基坑支護技術規程》 JGJ 120-2012、《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2013）、《錨桿噴射混凝土支護技術規范》（GB50086-2001），使用《里正深基坑支護結構計算軟件》7.0版（BP1），對兩備選方案各個開挖、加撐工況通過內力位移包絡圖進行結構計算，以及分別使用三角形法、指數法、拋物線法進行地表沉降圖結構計算，再進行整體穩定驗算（使用瑞典條分法）、抗傾覆穩定性驗算、抗隆起驗算、嵌固段基坑內側土反力驗算，以及錨桿抗拔承載力驗算。

在都能滿足規程、規范的前提下，對這兩個備選方案進行工期、費用比較：

實施排樁圍護方案首先要實施鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，然后需要實施錨固、腰梁、冠梁施工。由于要經歷鋼筋籠制作、混凝土澆筑與養護等過程，預計工期七個月。實施拉森鋼板樁圍護方案則只需直接使用專用打樁機械在水刀配合下，將拉森鋼板樁震打至設計標高，預計工期四個月。可見，兩者相比，拉森鋼板樁圍護方案施工機械簡單、施工方便快捷、無需養護即插即用，比排樁圍護方案縮短工期三個月。

按照拉森鋼板樁方案實施維護作業情況下，拉森鋼板樁是基本可回收循環使用的，而且，鋼板樁施工機械化程度高，避免了使用排樁圍護所需的約6000人工日。經計算，本工程使用拉森鋼板樁工藝比使用排樁圍護方案可節省費用約捌拾萬元。

在經過上述詳細技術經濟比較后，我們選擇了拉森鋼板樁翻車機室土方開挖支護方案。

3 拉森鋼板樁支護翻車機室土方開挖的主要工作內容

3.1 基坑支護的基本設計方案是

（1）地塊基坑支護結構體系包括放坡支護，拉森鋼板樁+錨索。

（2）場地整平地面標高-0.8m，上部放坡。其中東、西、北側采用放坡+拉森鋼板樁+錨索支護形式，放坡采用1：1.2坡率，平臺寬度1.0m，坡面掛網并噴射素混凝土；南側采用放坡+拉森鋼板樁+錨索支護形式，放坡采用1：1坡率，平臺寬度1.0m，坡面掛網并噴射素混凝土。

（3）圍護結構及支撐體系按坑外地下水位標高10.0m設計，當水位超過時，根據基坑監測情況采取必要措施。

3.2 基本工序

根據基坑的支護設計方案分析，基坑的支護施工包括場地平整→上部放坡→設置地表排水系統→鋼板樁施工→基坑開挖→施工錨索→下一層開挖→第一道支撐體系建立→向下開挖至基坑第二道支撐標高→第二道支撐體系建立→向下開挖至底板底標高。

3.3 鋼板樁施工工藝

各項施工內容中又獨立成一套施工工藝，本文僅對鋼板樁施工工藝介紹如下：

3.3.1 設備選型

為了節約工期，綜合考慮現場的施工場地，樁打拔時采用液壓履帶式打拔機。該設備自重相對于履帶吊振動錘較輕，行走自如，施工速度塊，安全性能高，24小時都能施工。

3.3.2 定位放線

放出準確的打樁方向線。在方向線以外挖寬0.5m深0.8m的溝槽，在溝槽的兩端用木樁將定位線引出，在施工過程中隨時校核，保證樁打在一條直線上，開挖后方便圍檁和支撐的施工。

3.3.3 鋼板樁打入

鋼板樁采用U型400×160拉森鋼樁，樁長為15m（南側、其他側樁長12米）。鋼板樁的機械性能和尺寸應符合要求。經過試樁，地質條件不適宜直接打入，需要配合水刀作業。經過整修或焊接后的鋼板樁，堆存、搬運、起吊時應防止由于自重而引起的變形與損壞。進樁時把樁卸到打拔機附近6米范圍之內，打拔機把樁夾起同時吊到打樁方向線上空，兩輔助工利用工具輔助打拔機對好方向。再沿方向線對好前一根樁的止口插入土體，為了防止鋼板樁的自然跟進，第一根樁應高出地面1米左右，后續鋼板樁打之前應插入前一根板樁的卡槽。在基坑底四周采用鋼板樁圍護，就同時了形成止水帷幕，具備優良的止水性。

3.3.4 垂直度標高控制

鋼板樁打入時有一人專門指揮，隨時調整鋼板的垂直度，保證其垂直，鋼板樁在插入土體比較淺時（4～5m），用線錘或經緯儀控制鋼板樁垂直度。樁頂標高距自然地面-3.0m，第一根樁用水準儀控制樁頂標高，后面的樁參照前面樁的標高，每隔10米距離利用水準儀復核一次樁頂標高。使打入的樁整齊，受力均勻。

在打鋼板樁的過程中，應隨即檢查其平面位置是否正確，樁身是否垂直，如發現傾斜（不論是前后傾斜或左右傾斜）應立即糾正或拔起重打。鋼板樁采用振動等方法下沉。開始沉樁時宜用自重下沉，待樁身有足夠穩定后再采用振動下沉。打樁機械采用38噸履帶吊車，DZ45A型振動沉拔樁錘。

3.3.5 錨桿、圍檁施工

圍檁和支撐的中心標高按圖紙標高控制在距樁頂標高-1.50m，圍檁下方用厚14mm以上的鋼板做牛腿，間距3m。圍檁與鋼板樁的空隙用碎鋼板墊實。圍檁采用型鋼雙拼32a（40c）工字鋼。

3.3.6 鋼板樁的拔出

鋼板樁的拔出仍用履帶式液壓拔樁機，在拔樁機行駛的路徑上鋪設路基箱板，鋼板樁拔出時拔樁機盡量少振動，減少對周圍土體的擾動。樁拔出后留下的空隙用黃砂回填密實，防止日后周圍土體位移。

3.3.7 鋼板樁的施工允許偏差：沉樁的垂直度控制在1.5%。

4 實施效果

使用拉森鋼板樁實施翻車機室（含其下#1轉運站）的土方開挖支護方案于今年六月通過了專家評審，七月開始施工，十月通過驗收，工期、費用完全符合計劃。經沉降觀測，圓滿達到預期目的。

作者簡介：趙東亮（1968-），男，河南鄭州人，本科，高級工程師，一級建造師，主要從事EPC管理工作。