城市地下綜合管廊深基坑施工中的拉森鋼板樁施工技術

劉 超

中交第四公路工程局有限公司

1 引言

拉森鋼板樁作為一種基坑支護的圍擋結構，其綠色環保和施工便捷的優勢也在應用中越發明顯，在一些大型的圍堰工程、管道鋪設及溝渠開挖等作業中，拉森鋼板樁經濟合理的特性展露無遺。鑒于此，文章結合實際項目，對拉森鋼板樁在東北地區某綜合管廊工程中的應用予以分析。

2 工程背景

2.1 建設情況

本工程為地下綜合管廊深基坑施工項目，全長2.61km，設計內容包括綜合管廊的主體結構、管廊內各專業管線預埋預留設施以及附屬設施等。其中管廊結構分水電艙、熱力/污水艙及燃氣艙三種類型，并根據工程要求特在沿途設置2處交叉口管廊和3處給水電力通信管線引出口以及7處熱力及燃氣管線引出口，全線均為明挖作業。

2.2 地質水文條件

由于項目施工場地土質不均勻且所屬地層呈復雜多樣性，因此土質由上到下依次為人工素填土、黃土狀土、中粗細砂和礫砂以及灰褐色的黃土。其中人工填土（Q4ml）以黏性土為主分布廣泛，并含大量植物根莖和磚瓦殘余塊狀，而黃土狀土（Q4al+pl）為非自重濕陷性黃土，濕陷性等級為輕微級別，主要構成部分為粉土且含有粉砂和云母等雜質；中細砂排列較為密集并以長石和云母為主且飽和度差，但作為最下層的灰褐黃土質均勻、結構緊密并具備黏性，可塑狀態佳。上述地質情況是管廊施工選擇拉森鋼板樁作為支撐結構的因素之一。

3 拉森鋼板樁結構特性分析

在地下管廊工程建設中，用拉森鋼板樁作為深基坑的支護圍擋結構是極為典型的方法，其要得到寬闊施工場地的支持，具有效率高、成本低等多重特點，在場地足夠寬闊時有利于該項技術的支護作業順利開展。體型不重且便于搬運，加之強度和隔水性能極佳，使該結構的板樁被運用于防洪、塌方塌陷抑或流沙等時效性很強的事故中。此外，拉森鋼板樁可重復利用的特點使其兼具環保特性，并在施工速度和縮短工期等方面彰顯出非常高的優勢，加之其受外界因素影響不大等優勢，被技術人員操作甚廣，圖1為拉森鋼板樁斷面示意圖。

圖1 拉森鋼板樁斷面示意圖

4 拉森鋼板樁支護方案與施工

4.1 方案部署

項目受限于地質條件、周邊環境及開挖深度等因素的制約，經實際勘察后，技術人員決定用拉森鋼板樁結合鋼水平對撐的方式作為本次地下綜合管廊深基坑施工中的支護形式，降排水作業則采用明排的方式分段作業展開，以達到支護和止水相結合的完美效果。項目周邊附有新建道路和附屬管線等鋪設地況較為復雜，前期可勘測出的地下水位埋深在3.5m～6.8m之間，基坑開挖深度可達7.5m，其中交叉路口的基坑開挖深度可至12m～13.5m，屬典型的深基坑施工類型，因此施工作業中還可運用灌注樁結合鋼水平對撐的方式，再加之頂層的預應力錨索對基坑頂部展開后續的混凝土的噴射工作。

4.2 降水處理

基坑作業中常伴有坑內出水的現象，如不及時采取治理措施會直接影響到后續作業的順利開展，故降水作業是深基坑施工中的關鍵性工作之一。就本項的現場實際情況而言，降水成井的深度大概在17m～18m，降水井鉆孔外直徑在Φ620mm并沿用Φ300mm的預制無砂混凝土管開展降水作業。但需要注意降水井的位置和數量應根據現場提前試井得出的實際情況而隨時調整，降水井設置的最佳位置在基坑的頂部和底部這兩處，并以20m的距離為間隔，保證降水井的作用發揮到最大。地下管廊工程中深基坑降水井布置情況如圖2所示。

圖2 管井降水結構示意圖

4.3 拉森鋼板樁施工

4.3.1 鋼板樁材質的選擇及檢驗工作

在基坑支護施工前，為達到更好的支護效果，技術人員要認真篩選并檢驗拉森鋼板樁的材質，檢驗方式是從外觀和物理力學這兩方面逐一展開。首先外觀方面，針對所運用到施工中的拉森鋼板樁應剔除掉表面的不足與缺陷，長寬厚以及平直度等各尺寸要符合相關設計規定，物理力學檢驗方面是要對其化學成分展開細致分析，包括鋼板樁構件的拉伸度、彎曲度以及延伸率和鎖口的韌度，并將檢驗后得出的結果與設計規范的數值進行比擬，問題不大便可用于施工。

另外受冷熱軋成型方式的影響，拉森鋼板樁的型號多達好幾種，本工程中，技術人員根據項目的實際情況，特將U型熱軋鋼板樁作為基坑支護的施工材質，鋼板樁的長寬高分別定在13m×0.42m×0.18m，其中腹板的厚度在15mm上下，更便于施工。

4.3.2 施工技術要點

（1）施工流程。鋼板樁校驗及校正→板樁放線定位→挖溝槽→鋼板樁插入和預打→沉打鋼板樁→土方開挖至支撐標高以下0.6m處→支撐安裝→土方開挖至設計標高→管廊結構施工→管廊側壁回填→拆除支撐→拔除板樁→樁孔回填。

（2）沉樁。該項工作需借助特定的機械設備來完成，即履帶式挖掘機和DZ45A型的振動錘，具體施工方法如下：

確定鋼板樁的軸線距離，將導向樁以每根間隔的距離依次排開，也可將鋼板樁直接當導向樁運用并做好記號，方便施工人員在打樁時運用導線來精確控制鋼板樁的軸線。

根據項目的實際情況，沉樁施工的方法為屏風打入法，此工法的優勢在于打入精確度高且利于鋼板樁之間的封閉及合攏，還可杜絕板樁在沉降時發生屈曲、扭轉、傾斜和墻面凹凸等現象。操作時首先把10～25根左右的鋼板樁以成排的方式插入導架內部使其呈現屏風狀，之后展開施打工作，并將屏風墻兩端部的一組鋼板樁打至初始設計標高或一定的深度內，在控制垂直度的同時用電焊固定，并在中間按順序分1/4或1/3板樁的高度持續打入；其次是待每根板樁到達初始標高位置時，用工字鋼把鄰近的板樁以焊接的方式固定并保證其成為一排，降低打樁時引起的下沉現象；最后是挖土、吊運、綁鋼筋及混凝土澆筑這幾項基礎施工作業，在整個過程中要杜絕碰撞支撐和拆除支撐的現象，也要注意支撐點上出現切割及點焊等情況，這樣會不利于樁孔的后續回填作業。

打樁。打樁作業前要從里到外對鋼板樁展開檢查，確定板樁的立面平直形狀以及鎖口的合格程度，如遇鎖口不合的地方需立刻修整直到其合格為止才可運用，并在此期間在鋼板樁的鎖口周邊及內里涂滿油脂，以加強鋼板樁在打入和拔出時的穩固性，最后將樁尖處的凹槽底部全部封住，杜絕如泥土等雜質因打樁時的擠壓而黏入到鎖口處，造成板樁的不穩。

4.4 拉森鋼板樁施工中易出現的問題及處治措施

在地下管廊深基坑開挖過程中，運用拉森鋼板樁技術作為深基坑的支護形式，作業中也會遇到像沉樁困難、帶樁下沉及樁身傾斜和拔樁困難等技術難題，這對施工人員來說是一個不小的考驗。就樁身傾斜方面，如遇此類型狀況需立刻停止一切作業并對其產生的原因展開分析，如果是因小塊石或障礙物導致樁頭受力不均勻樁位發生了位移，要借助設備儀器糾正數值，以保證樁身的垂直度在初始設計范圍值內，科學合理地處理所遇到的問題，確保拉森鋼板樁施工順利。

除上述之外，在具體的拉森鋼板樁施工流程中，施工人員也可通過土方開挖的方式合理控制卸荷。因項目為地下管廊工程，鋼板樁會出現外側土壓過大的現象，這就需要控制其外側寬和高都在3m范圍內，挖除土方以達到降低壓力和卸荷的實際效果，待管廊基坑內部的磚胎膜作業竣工后可按初始設計要求將其進行回填，這樣可以保證基坑圍護結構的整體穩定性，同時增強支護體系的安全。但需要注意的是，在土方開挖作業中施工人員要隨時觀察并監測拉森鋼板樁周圍的水文和地質變化情況，在可能存在沙質土和粉質黏土的特殊地層中，要詳細記錄鋼板樁的沉降變化，一旦發生與初始設計規定數值不符等情況及時處理，確保整個過程的施工安全。為方便起見，沉降觀測點可設在完工后的鋼板樁上方約10m的位置，每天分批次對其展開包括水平位移變化在內的各項監測工作，也可用全站儀對其展開檢驗以及復查，確保數據的準確性。

5 結束語

綜上所述，在此次的城市地下綜合管廊深基坑施工中采取的是拉森鋼板樁施工工法，其特點在于施工效率高、經濟效益顯著以及可實現機械化作業。本文以現場實際情況為基本依據，提出相適應的基坑開挖拉森鋼板樁施工支護技術，并采取相關輔助措施，所得施工結果與預期相符，且施工全程均未發生任何安全事故，該技術具有較好的應用效果。