拉森鋼板樁在基坑圍護中的應用

■余曉皓

（福建省榕圣市政工程股份有限公司，福州 350011）

拉森鋼板樁本世紀開始在我國興起廣泛使用，并在工程建設領域發揮重要作用。可在橋梁基礎圍堰、大型管道鋪設、臨時溝渠開挖時作為擋土、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具有很好的防水功能，較多的應用在淺水區基礎工程施工，適用于淺水及地質覆蓋較厚的砂類土等作為封水和擋土的結構。

1 工程概述

福州市閩江北岸中央商務中心片區路網工程北側出水口兩根DN1400雨水管道，穿過工業路接駁大慶河的現澆檢查井位于臺江區工業路旁貼近大慶河駁岸。臺江區工業路祥坂路口至西二環段由于中防萬寶地下商城工程建設，該段原河道遷改北移舊河道回填雜填土及砂，地質條件復雜。接駁檢查井離大慶河河道駁岸距離近，施工時基坑開挖深度大，對河道駁岸和工業路路基的安全威脅大。對基坑開挖的支護要求比較高，所以采用拉森鋼板樁對現澆檢查井的基坑進行支護。該段工業路的地面標高介于6.8～7m，檢查井內底標高為2.5m，基坑深度約為4.3～4.5m。

⑴地形條件

穿過工業路接駁大慶河的檢查井位于工業路祥坂路口至西二環段現狀河道旁的舊河道處，距離祥坂路口公交站臺約15m，距離菏澤小區通道約10m，基坑的開挖深度在5m范圍內。大慶河現狀河道河底高程（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地質條件

根據現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中的應用

本工程現澆檢查井基坑位于工業路上缺乏放坡條件，采用拉森鋼板樁能滿足基坑支護結構本身的強度、穩定性以及變形的要求，可以確保周邊公交站臺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。基坑開挖大部分在細砂層，由于地下水豐富，造成流砂現象嚴重，施工難度大。故選用拉森鋼板樁支護方案。

2.1 拉森鋼板樁的選用及穩定性分析

2.1.1 鋼板樁的選用

根據本工程所在的場地特點，投用SP-IV型拉森鋼板樁來做基坑支護（見圖1），其截面特性見表1。圍檁采用HW350×350圍檁進行連接，轉角設置專用構件，采用φ609×12鋼管進行內支撐，現澆混凝土檢查井施工時根據實際情況調整對撐間距并及時回頂。

圖1 SP-Ⅳ型鋼板樁截面圖

根據《鋼結構設計規范》GB 50017-2003，材料主要參數如下：

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、抗彎強度設計值：f=215MPa；

表1 SP-Ⅳ型鋼板樁截面特性表

⑷抗剪強度設計值：fv=125MPa。

2.1.2 鋼板樁的受力驗算

（1）土的力學計算

因為本工程基坑深度4.5m，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，內摩擦角φ=15°。以鋼板樁承受的主動土壓力作為有效土壓力，以工業路路面高程7m為基準計算各高度處的有效土壓力。工業路地面荷載依照30t考慮換算后為5kN/m2，換算為土高度 h0=q/γ=5/16.5=0.30m。

（2）有效主動土壓力計算

①工業路路面7m位置時的土壓力強度

②支撐處的土壓力強度

③基坑底的土壓力強度

（3）支撐層數及間距

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：

施工時采用布置一層支撐，即從地面下2m設置HW350×350圍檁，加φ609鋼管橫撐。

（4）施工工況下圍檁計算

（采用近似法計算）圍檁受力。

基坑開挖4.5m到基底時土壓力最大，均布荷載為12.33kN/m，則此時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力為：

可以滿足要求。

（5）鋼板樁最小入土深度計算

采用盾恩近似法計算。

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：

依據圖紙放樣→路面清表→依據定位線設導向槽→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，即利用工業路瀝青路面作為基面設置單層雙面間距3m的導向架，以保障沉樁軸線位置的準確和樁的豎直，提高樁的貫入能力。

2.2.3 鋼板樁打設

本工程采用50t履帶吊+振動沉樁錘插打，其施工方便、速度快，可以滿足基礎施工的要求。根據現場施工條件采用單獨打入法，其優點是施工簡便、不需輔助支架，存在的缺點是易使鋼板樁向一側傾斜，不易糾正。作業的順序首先從靠近祥坂公交站一側開始，逐塊插打每塊鋼板樁，自始至終連續作業不停頓。按照單獨法連續施打，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，應控制震動影響和減少拔樁帶出土方，并應注意拔樁的順序和時間，避免引起工業路地面沉降和位移，給已施工的現澆檢查井帶來危害，并影響臨近大慶河道駁岸、工業路路基及底下管線的安全。為防止拔樁時土體帶出，減少地面沉降，應及時進行回填，拔樁過程多震動幾分鐘，使樁孔更為密實。在回填砂時，應高出鋼板樁30cm，拔樁時靠樁的振動力，滲漏到所拔樁位置，使之達到密實效果。

本工程采用震動錘震動以破壞土的粘聚力，實施過程中應注意拔樁順序避開轉角，從直線段靠近轉角樁大概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個方向。

3 注意事項

3.1 打樁注意事項

⑴鋼板樁施打前，要根據設計圖紙現澆檢查井的尺寸大小，需要邊沿外預留支模、拆模的空間，以測量放樣確定位置。

⑵本工程現澆檢查井位于工業路道路范圍內，施工前應仔細勘察地下管線等構造物等。

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

3.2 拔樁注意事項

⑴鋼板樁拔除應根據施工時的施工日記記錄的打樁順序，按相反的順序拔除。

⑵本工程位于工業路上，拔除時應注意交通疏導，鋼板樁堆放應順著工業路車行方向，拔完及時運走。

⑶鋼板樁拔除過程，遇到個別難拔的應采用震動下壓的方式。

4 經驗總結

本工程現澆檢查井通過采用拉森鋼板樁作為基坑開挖支護方案，大大提高了工效，提前一周完成二環路與工業路排澇的施工任務，且周邊駁岸及道路未出現沉降及開裂等情況，既加快了施工進度又確保了施工質量安全。通過本工程實例，采用拉森鋼板樁支護施工快速簡單，質量安全管控容易。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的應用值得推廣應用。

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

[2]張伯平，黨進謙.土力學與地基基礎.西安地圖出版社，2001.23.

[3]國家行業標準.JGJ120-99，建筑基坑支護技術規程[S].

[4]GB 50017-2003，鋼結構設計規范[S].