拉森钢板桩在深基坑支护中的应用

镇江新区某酒店工程,建筑面积约27000㎡,地上5层,地下2层、局部1层；该工程基坑设计挖土深度达到-10.2m,由于基坑东侧滨湖设置水上景观餐厅,为不破坏湖水的现状,保持原有生态,减少环境污染,同时要确保湖水对基坑的安全影响,以及相对要保障土体的侧压力对基坑的安全影响,所以设计采用可重复使用的拉森Ⅳ型钢板桩进行围堰止水,滨湖基坑土方开挖边坡采用1:1进行二级放坡,坡顶外5m入湖设计围堰,采用两道拉森Ⅳ型钢板桩,桩长9m,小止口连接,两道拉森钢板桩中间回填土方密实,主要作用为进行截水设计；基坑南侧负1层地下室区域,基坑边临近5m范围有古树（具有很重要历史文物价值）,该范围挖土深度为-6.500m,拉森钢板桩设计桩长12m,桩顶标高-1.000m,进行局部两道拉森钢板桩侧压力挡土设计,一道钢支撑支护结构设计,钢板桩选用Ⅳ型拉森钢板桩；嵌入土体与留在上面作支护的长度之比为1:1,本工程为超过一定规模的危险性较大的深基坑工程,围堰及支护的整体结构设计方案经过专家组论证认可（图1,2）。

图1围檩剖面示意

图2钢板桩平面布置示意

1   钢板桩施工

拉森钢板桩的施工机械主要有柴油打桩锤、蒸汽打桩锤和振动打桩锤等；本工程地处城市郊区,施工机械采用小松SK450履带式液压机械振动锤打桩机,振动打桩锤适合砂质土层、软弱粘性土、粘性土、硬质粘性土,具有可拔可打等特点。

拉森钢板桩运至工地后,进行整理,清理锁口等,对缺陷部位加以整理。用一块长约2m的同类型、同规格的钢板桩作锁 口检查。每片钢板桩两侧锁口平行的检测方法：对每一片钢板桩分为上中下三部分用钢尺测量其宽度,使每片桩的宽度在同一尺寸内,每片相邻数差值以小于10mm为宜。超过偏差的钢板桩尽量不用。

钢板桩的施工过程控制：钢板桩围护采用小锁口逐片插打；插打第一片钢板桩要反复仔细校正钢板桩位,确保垂直并至设计标高。其余各钢板桩则以已插好的钢板桩为准,起吊后人工扶持插入前一片钢板桩锁口,然后用振动锤振动下沉。施工控制要点：“插桩正直,分散即纠,调整合龙”。

（1）拉森钢板桩施工要选择正确的打桩方法、打桩机械和流水段划分,以便板桩墙 有足够的刚度和良好的防水作用,且板桩墙面要平直,以满足基础施工的要求,对封闭式板桩墙必须封闭合龙；拉森钢板桩运输就位后采用履带式液压SK450挖土机的液压振锤的锤机施打,施打前一定要熟悉和了解地下管线、周边构筑物的情况。

（2）测量人员准确地放出支护桩控制线；定出拉森钢板桩围堰施工的轴线,每隔一定距离设置导向桩,导向桩直接使用钢板桩,然后挂绳线作为导线,打桩时利用导线控制拉森钢板桩的轴线。在打桩过程中,为保证拉森钢板桩的垂直度,要使用经纬仪加以控制。

（3）钢板桩运送到履带式机械行走作业半径范围内,机械锤头打开振动锤夹紧装置,夹紧拉森钢板桩头,机械缓慢提升拉森钢板桩使其呈现竖直状态,拉森钢板桩移动至打桩位置,插入地面0.5m时,校正桩身垂直度,导向夹具辅件夹住拉森钢板桩,使之不能位移,启动振动装置,将桩缓慢沉至要求标高,桩与桩之间必须咬口紧密。

（4）在插打过程中,定位偏差不超过5cm,随时测量监控每根桩的垂直偏差不超过1/250,当偏斜过大不能用拉齐方法调正时,须拔起重打。

2   围檩支撑制作安装

（1）钢支撑制作安装均必须保证完好,支撑挠度小于钢支撑长度的1/1000；控制支撑中心标高,同一水平标高误差不超过士20mm。

（2）在拉森钢板桩上焊接钢托架,间距和标高符合设计要求,钢托架上放置钢围檩,紧靠拉森钢板壁,按图纸要求设置角撑和直撑,用电焊焊接围檩和支撑连接处,所有焊缝必须连续满焊,焊缝要满足设计要求,高为8mm。

（3）拉森钢板桩的垂直度及搭接十分重要,当拉森钢板桩未贴靠在围檩上的部分,需加钢垫焊接处理,使拉森钢板桩的压力传到围檩上,围檩的材料、制作、焊接必须严格按设计和规范施工。

（4）支撑围檩安装完毕后,在地面、坑底内及拉森钢板桩周围设置排水沟。

（5）开挖过程中注意支护体系的变形观测。在开挖过程中如果变形过大或钢板桩内倾,应立即停挖并采取措施。

（6）基坑内作业时,应有专职安全员负责现场监督施工。

3   打钢板桩时容易发生的缺陷

3.1   倾斜

（1）由于打桩锤的打击力作用位置和打入的钢板桩之间所产生的接头摩擦力作用位置相互分离,因此这两个作用力之间所产生偶力而使钢板桩向中心线方向倾斜。

（2）虽然钢板桩在地面正规打入,但是钢板桩下端部会有局部发生旋转而引起螺旋前进的倾向,因此钢板桩上端比下端容易使钢板桩向中心线方向倾斜。

（3）向钢板桩发生作用的土壤压力,深度越深越大,钢板桩下端受压,上端受打桩锤打击力倾向于拉伸,因此要向中心线延长方向倾斜。

对于以上倾斜现象所采取的对策：拔出钢板桩重新打入；换成屏风打桩法修正倾斜。

3.2   一同下降

打入钢板桩的作业当中,由于产生接头摩擦力,有时候会同时下降已打入的邻近钢板桩的现象。

钢板桩发生倾斜或者弯曲时容易发生；钢板桩倾斜时,修正倾斜以减小接头摩擦力。

在软弱地区进行钢板桩施工时,容易发生一同下降；地质软弱时,将钢板桩打入深度比设计要高一点的位置停止,保留可能一同下降的余量,最后再均匀打入到设计标高。

3.3   伸长、缩紧

发生伸长时,打入下一根钢板桩要求打到压缩状态；相反发生缩紧时,打入下一块钢板桩时要求打到拉伸状态；每打入20~30根就要检查伸长量、缩紧量。

3.4   打入深度不足

（1）更换打入能力更大的工法,或者更换打击能力更大的机械。

（2）采用喷水装置或者螺旋钻等并用的工法。

4   拔桩施工方法

钢板桩的拆除：侧墙混凝土浇筑结束,混凝土具有75%强度设计值后,拆除围檩并拔出钢板桩,以便拉森钢板桩重复使用。拔出拉森钢板桩前,应仔细研究拔桩方法,并按顺序拔桩,否则,由于拔桩的振动影响,以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移,会给已施工的地下结构带来危害,并影响临近原有建筑物、构筑物或地下管线的安全；减少拔桩带土十分重要,目前主要采用灌水、灌砂措施。先用履带式机械挂好振动锤,用振动锤夹住拉森钢板桩顶部振动1~2min,使拉森钢板桩周围的土松动,产生“液化”,减小土对桩的摩阻力,然后慢慢往上振拔；拔桩时注意桩机的负荷情况,发现上拔困难或拔不上来时,应停止拔桩,可先行往下施打少许,再往上拔,如此反复可将桩拔出来。拔桩起点和顺序：拔桩的顺序与打桩时相反。

本工程拉森钢板桩的施工,通过施工单位精心准备和现场监理人员严格控制,施工质量得到了很好的控制,取得了较好的社会效益和经济效益,具有显著的环保效果,大大减少了取土量和混凝土的使用量,有效地保护了土地资源,是值得推广应用的一种深基坑支护方法。