拉森鋼板樁在河道整治工程基坑支護中的應用

王繼奎 （中國水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明 650200）

1 工程概況

細陂河整治工程起點位于黃埔區與增城區的交界處（即廣深公路），終點位于廣深高速下游200m，右岸整治長度3501m，左岸整治長度3311m，按照20年一遇標準對河涌及配套設施等進行綜合整治，堤防工程級別4級，主要建筑物級別4級，臨時建筑物級別5級。施工內容主要包括河道擴寬，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進行開挖。該項目于標準斷面二左岸、標準斷面六右岸位置，分別采用Ⅳ型拉森鋼板樁作為坑槽臨時支護，鋼板樁長度選擇分別為9m、12m，圍護形式采用咬口法施工。

2 拉森鋼板樁支護方案設計

2.1 支護方案

對于場地狹窄施工受限而無法采用灌注樁、放坡支護時，則改用拉森鋼板樁支護。該項目左岸樁號0+110～0+220處，采用拉森Ⅳ型12m長鋼板樁，右岸樁號0+695～0+998以及0-207～0+000處，采用拉森Ⅳ型9m或12m長鋼板樁，鋼板樁位置的設置應以便于后期岸墻及箱涵結構施工為前提。

2.2 支護驗算

該項目鋼板樁按照懸臂樁通過靜力平衡理論予以驗算，即基坑底面以上樁身受主動土壓力作用，鋼板樁以基坑底某一定點進行旋轉，支護驗算時采用布魯姆法，計算模型如圖1所示，即樁腳處的被動土壓力Ep用集中力Ep'代替。每1m鋼板樁截面模量W=1255cm3，允許應力210MPa。經計算，鋼板樁承受最大應力136.16MPa，計算結果＜允許應力，滿足基坑支護要求。鋼板樁入土深度8.6m，入土深度＜鋼板樁長度（9m/12m），滿足基坑支護要求。

圖1 支護受力計算模型

3 拉森鋼板樁施工技術要點

3.1 施工準備

3.1.1 鋼板樁檢驗

施工前期階段，應首先對進場的鋼板樁質量予以檢驗驗收，對鋼板樁的外觀質量、規格尺寸、材料性能等進行校驗，并對存在質量問題或出現變形的鋼板樁予以矯正處理，以減少施打過程中的阻力。校驗內容如下：

①外觀檢驗主要包括鋼板樁表面裂痕、銹蝕等質量缺陷，以及長、寬、厚、高等規格尺寸，端部矩形比、表面平直度、鎖口形狀等內容；

②材料性能校驗主要是對鋼板樁母材化學成分、物理性能、機械性能等進行試驗，保證鋼板樁能夠滿足河道基坑支護的施工要求。

3.1.2 鋼板樁吊運

鋼板樁裝卸應采用兩點吊運，起吊時一次吊運的鋼板樁數量不得過多，吊運過程中應做好對鎖口位置的保護，防止鎖口受損而影響鋼板樁的正常作業。吊運時應根據施工實際采用單根起吊或成捆起吊，單根起吊應采用專業吊具，成捆吊運應利用鋼索捆扎牢固，防止吊運過程中散落。

3.1.3 鋼板樁堆放

鋼板樁進入現場后，應根據施工實際合理選擇堆放地點，堆放地應事先進行平整與硬化處理，確保不會因鋼板樁堆載過大而發生沉降或變形，且堆放場地應盡量接近施工現場，保證轉運過程中的便利性。鋼板樁堆放時應注意以下幾點：

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

②鋼板樁應根據型號、規格、長度進行分類堆放，堆放位置做好標識予以說明；

③鋼板樁堆放時應分層堆疊，每層數量不得超過5根，每層之間應按要求墊設枕木，枕木設置間距為3 m～4m，且上下兩層墊木應保持垂直，總的堆放高度不得大于2m。

3.2 測量放線

鋼板樁進場前，測量作業人員應結合圖紙指定的水準點與水準邊線予以現場放樣，并于施工現場進行臨時水準點設置，然后根據施工圖紙將點位測放到現場，并用撒生石灰的方式劃出白線，現場放線標識應明顯且不易破壞，以便于后期進行鋼板樁施打，完成測量放線后應上報監理予以復核，驗收合格后方可作為鋼板樁施打的控制依據。

3.3 導向架施工

在進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確性，并嚴格控制鋼板樁插打精度，防止板樁發生屈曲變形，應按要求布設具備一定剛度且堅固的導梁，亦稱之為“施工圍檁”（圖2）。導向架由導樁與導梁組成，導樁采用H型鋼，導樁間距約2.5m～3.5m，雙面導樁間的距離不得過大，通常應比鋼板樁墻厚度大8mm～15mm。導梁采用[16a槽鋼，導梁下方與導樁焊接[16a@5000托架。

圖2 導向架施工

3.4 鋼板樁施打

①該項目采用PC-300液壓振錘的錘機進行鋼板樁施打，鋼板樁施打前應首先對振動錘進行檢查，確保其線路保持暢通，工作性能正常，且功率應達到約200kW，樁夾夾板牙齒出現磨損的數量不得超標。

②履帶吊應在距離打樁點就近的堤防邊進行施工，以便于施工中測量人員觀察，鋼板樁插打采用單樁式打入法，即每次插打時將單根鋼板樁作為一組，由基坑一側向另一側逐根插打，直至完成整個支護段合龍。

③運送鋼板樁至履帶吊作業半徑范圍內，將振動錘樁夾夾緊鋼板樁上部，勻速緩慢提升振動錘至鋼板樁呈豎直狀態，振動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滑油，人工將鋼板樁對準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，并在確認無誤后準備進行鋼板樁施打。

④鋼板樁插打時，在插入深度約50cm時，對樁身垂直度給以校核，校核無誤后用導向夾具輔助件夾住鋼板樁避免發生位移，啟動振動錘振壓裝置，緩慢振壓鋼板樁至要求的深度，樁墻插打長度約3m后進行一次測量，確保樁墻處于同一直線，最后插打至與設計標高距離40cm時，應小心謹慎插打，以免出現超深的情況。

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使用。鋼板樁拔除前，應對拔樁作業順序與時間予以嚴格控制，并做好拔除后的土孔處理，以免拔樁時因振動或帶土過多導致地面發生沉降，而危害周圍構筑物及地下管線的安全。

①鋼板樁拔除前，應對所有板樁的插入情況予以查勘，進而判斷每個板樁拔除的難易程度，以采取妥當的應對措施。

②完成坑槽土方的回填作業后，用浮吊拔除鋼板樁，拔樁時應首先通過振動錘強迫振動板樁周圍土質，以破壞板樁周圍覆土對板樁的粘聚力，減少拔樁過程中的摩阻力，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，鋼板樁拔除后應及時清理，并運至指定地點，保證現場施工的清潔平整。

4 拉森鋼板樁施工控制要點

4.1 導向架安裝控制要點

導向架安裝時應注意做好以下幾點：

①導向架安裝時，應借助水平儀、經緯儀等儀器，對導梁的水平度與豎直度進行測量，保證導架安裝的精準到位；

②導向架高度應結合施工實際予以合理選擇，以利于對鋼板樁插打的高度及垂直度進行控制；

③在鋼板樁插打過程中，應確保導向架不得發生變形與沉降；

④導向架安裝的位置應保持垂直，且與鋼板樁不能發生碰撞。

4.2 鋼板樁施打控制要點

拉森鋼板樁施工作為施工的關鍵工序，其質量是否達標直接關系著圍護結構的止水性與安全性，對此，施打中須注意以下幾點：

①拉森鋼板樁施工前，應結合相關地質勘察資料，了解掌握地下管線及構筑物情況，并實地進行支護樁中線的放線作業，同時按要求對鋼板樁質量進行逐根檢查，對于樁身鎖口位置出現變形、銹蝕等質量缺陷的予以剔除，不得用于施工；

②完成鋼板樁的質量檢查后，對于檢查無質量問題的應于鎖口位置均勻涂刷潤滑油脂，以最大限度減少施打過程中摩阻力的影響，確保鋼板樁實現順利插打與拔除，同時有效提升鎖口位置的抗滲性；

③在鋼板樁的整個施打過程中，應嚴格控制振動錘下降速度，防止插打過快導致樁身落距過大而出現大幅傾斜；

④施工中應對鋼板樁插打情況予以實時檢測，一旦發現鋼板樁出現傾斜，應及時停止施打并予以調整處理，保證鋼板樁樁身的垂直度滿足要求，以便于鎖口實現順利咬合，保證插樁能夠順利進行合攏，進而有效提升鋼板樁的止水性能，對于樁身傾斜度過大而無法調正時，應按要求拔除樁身重新施打，保證鋼板樁傾斜度＜2%，且施打公差標準應滿足下表的要求。

鋼板樁施打公差標準

4.3 鋼板樁拔除控制要點

①對于封閉式鋼板樁墻，在進行鋼板樁拔除時，應將離開角樁至少5根的板樁作為起點，可結合沉樁施工實際選擇拔樁起點，必要時還可采用跳拔的方法進行拔樁，樁身拔除與插打的順序應恰好相反。

②鋼板樁拔除時，可通過振動錘振活鎖口連接，振松樁身周圍土質，以降低土層粘附，然后邊振動邊拔樁。對于板樁拔除較為困難時，可使用柴油錘先將樁下振10cm～30cm，再與振動錘交替進行樁身振拔。

③起重機應隨振動錘啟動逐步進行加荷，起吊力應比減振器彈簧的壓縮極限值略小。

④對于引拔時摩阻力較大的鋼板樁，可采用間歇振動法施工，每次振動時間約為15min，振動錘連續作業的時長不得超過1.5h。

⑤拔樁完成后應及時對孔位進行填土，通常為確保土孔回填的及時性，可在鋼板樁拔至略高于基礎底板時暫停拔樁，并啟動振動錘振動幾分鐘，使土孔填土更加密實。

⑥鋼板樁拔出后，應對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。對于鋼板樁出現較大變形的應予以調直處理，完整的鋼板樁應運出施工現場，并堆放至平整的場地。

5 結語

拉森鋼板樁支護具有支護效果好、安全性高、施工快捷、綠色環保、可重復利用等眾多優勢，在細陂河河道整治項目施工中，通過采取拉森鋼板樁支護，極大改善了作業人員的施工環境，保障了基坑工程的安全施工，加快了項目進度，取得了超預期的經濟效益與社會收益，為類似項目的建設施工積累了有價值的經驗。