深基坑圍護(hù)中的拉森鋼板樁圍堰施工

1、深基坑圍護(hù)中的拉森鋼板樁圍堰施工熊凱（中鐵二十四局滬杭鐵路客運(yùn)專線標(biāo)）摘要： 在常見(jiàn)的橋梁墩臺(tái)深基坑施工中，拉森鋼板樁圍堰是經(jīng)常使用的基坑支護(hù)方式。具有施工周期 短，鋼板樁可以租用，來(lái)源簡(jiǎn)單，支護(hù)穩(wěn)定安全，成本低的優(yōu)點(diǎn)。尤其適合于基坑深度在10m 以內(nèi)，地質(zhì)條件差，地下水位高，基坑面積不大的情況的工程。本文根據(jù)滬杭客專虹橋動(dòng)車所特大橋?qū)嶋H施工經(jīng)驗(yàn)， 簡(jiǎn)要介紹其施工方法及注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞： 拉森鋼板樁圍堰，內(nèi)支撐，封底混凝土。1. 工程概況虹橋動(dòng)車所特大橋位于上海市嘉定區(qū)內(nèi)， 全長(zhǎng) 804.91m，共 24 個(gè)橋墩， 其中 12#為水中 墩。墩身位于張正浦河，河寬約 60m，水深約 5 6m，水

2、流較緩，河道淤泥深約 1.5 2.5m。 12#墩承臺(tái)平面尺寸為 7.5m 9.1m，高 3m。采用筑島后施工鉆孔樁， 由于上海地區(qū)土質(zhì)情況 較差，地下水位高，開(kāi)挖基坑時(shí)采用鋼板樁圍堰進(jìn)行基坑圍護(hù)。2. 施工方案選定及計(jì)算結(jié)果12#墩基坑開(kāi)挖深度 7.9m，擬選用 15m長(zhǎng) SP-型拉森鋼板樁施工，為保證有足夠的施 工空間，圍堰距承臺(tái)邊緣 1m。采用四道內(nèi)支撐，為施工方便，內(nèi)支撐采等間距布置，上下 間距 2.0m。第 1 道支撐與圍堰頂齊平，內(nèi)支撐采用40B 槽鋼雙拼焊接，做四角斜撐以避免與墩身施工沖突，鋼板樁圍檁采用工 40A工字鋼，圍堰高出地面 0.5m 隔斷地表水。鋼板樁圍堰布置形式見(jiàn)下

3、圖原土質(zhì)為粘土，容重取 18KN/m3，內(nèi)摩擦角 =150 。拉森型鋼板樁，其主要技術(shù)參數(shù)為： W=2200cm，3 截面積 A=236cm2。圍檁及內(nèi)支撐采 用 40A 工字鋼施作，主要計(jì)算參數(shù)為W=1090cm，3 截面積 A=86.1cm2。用理正深基坑 6.0 軟件建模計(jì)算得、鋼板樁圍堰安全情況計(jì)算如下計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算得出安全系數(shù)規(guī)范要求安全系數(shù)是否符合要求備注抗傾覆1.4021.2是抗隆起2.191.2是普朗德?tīng)柟娇孤∑?.4881.15是太沙基公式隆起量/28mm/承壓水1.21.05是嵌固深度7.1m7.7m是、鋼板樁圍堰各構(gòu)件受力計(jì)算結(jié)果如下A 、 鋼 板 樁 的 最 大 彎 矩

4、 為M=-454.6KN/m。（受負(fù)彎矩）見(jiàn)下圖B、鋼板樁最大剪力 Q=306.4KNC、圍檁最大彎矩 M=2.8KN/m 見(jiàn)下圖D、圍檁最大剪力 Q=2.533KN 見(jiàn)下圖F、內(nèi)支撐最大剪力 Q=1.875KN見(jiàn)下圖E、內(nèi)支撐最大彎矩 M=1.777KN/mG、內(nèi)支撐最大軸力 N=85.63各構(gòu)件內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表計(jì)算項(xiàng)目材料技術(shù)參數(shù)材料 屈服強(qiáng)度 Q235鋼材序 號(hào)名稱數(shù)值抗彎模 量W(cm3)截面積 A (cm2)計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果結(jié)論A鋼板樁受最大彎矩 (M)454.6KN.m2200236=M/W206.64MPa210 MPa合格B鋼板樁受最 大剪力 (Q)306.4KN220023

5、6=Q/A35.58MPa210 MPa合格C圍檁受最大 彎矩 (M)2.8KN.m109086.1=M/W2.57MPa210 MPa合格D圍檁受最大 剪力 (Q)2.53KN109086.1=Q/A0.29MPa210 MPa合格E內(nèi)支撐受最大彎矩 (M)1.78KN.m109086.1=M/W1.63MPa210 MPa合格F內(nèi)支撐受最 大剪力 (Q)1.88KN109086.1=Q/A0.22MPa210 MPa合格G內(nèi)支撐受最 大軸力 (N)86.65KN109086.1= N / ( A)10.59MPa210 MPa合格計(jì)算結(jié)果得出結(jié)論是本方案符合要求。 實(shí)際施工過(guò)程中， 根據(jù)對(duì)

6、圍堰的觀測(cè)， 圍堰比較穩(wěn)定，保證了施工安全，也驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果3. 鋼板樁圍堰施工3.1 鋼板樁的選用本工程采用強(qiáng)度和剛度較高的 SP-型拉森鋼板樁， 選用鋼板樁長(zhǎng)度為 15m。拉森鋼板 樁的質(zhì)量是保證鋼板樁圍堰施工好壞與否的重要因素，因此施工前應(yīng)選用合格的材料。1、施工前對(duì)鋼板樁進(jìn)行檢查，整理出施工所需型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量的鋼板樁。為確保每片鋼板樁的兩側(cè)鎖口平行。 同時(shí)， 盡可能使鋼板樁的寬度都在同一寬度規(guī)格內(nèi)。對(duì)于超出偏差的鋼板樁應(yīng)盡量不用。2、整理后在運(yùn)輸和堆放時(shí)盡量不使其彎曲變形，避免碰撞，尤其不能將連鎖口碰壞。 鎖口通不過(guò)或樁身有彎曲、扭曲、死彎等缺陷。3、插打鋼板樁之前須檢查振動(dòng)錘。振動(dòng)

7、錘是打拔鋼板樁的關(guān)鍵設(shè)備，在打拔前一定要進(jìn)行專門的檢查，確保線路暢通，功能正常。且?jiàn)A板牙齒磨損不宜太多。3.2 打入鋼板樁3.2.1 施工放樣與定位（1）將施工區(qū)域控制點(diǎn)標(biāo)明并經(jīng)過(guò)復(fù)核無(wú)誤后加以有效保護(hù)。（2）在插打鋼板樁前需設(shè)定位樁及定位橫梁。定位樁采用鋼管樁，四角布置，內(nèi)外側(cè) 共 8 根。定位橫梁也是鋼板樁圍堰的第一層圍檁支護(hù)， 采用工 40A 工字鋼圍檁。 定位橫梁安 放在定位鋼管四周側(cè)，與鋼管相連接。（ 3）、定位橫梁的位置須嚴(yán)格遵照設(shè)定的標(biāo)高、 位置布置。 保證打出的鋼板樁在一條直 線上。在鋼管樁露出地面部分刷上警告標(biāo)志，防止車輛機(jī)械碾壓，造成鋼板樁鎖口變形（4）插打鋼板樁在第一層定

8、位支承及下部槽鋼安裝完成后即可進(jìn)行插打鋼板樁施工。 施工流程見(jiàn)下圖3.2.2 鋼板樁打入施工流程 鋼板樁從大里程圍堰中心開(kāi)始打入第一片鋼板樁，然后逐步向兩邊插打，小里程圍堰 中心合龍。在插打過(guò)程中，加強(qiáng)測(cè)量工作，發(fā)現(xiàn)傾斜，及時(shí)調(diào)整，為保證插樁順利合攏，要 求樁身垂直。導(dǎo)梁為上下雙層導(dǎo)梁， 確保插打第一片鋼板樁的垂直度。 最初的一、 二塊鋼板 樁以導(dǎo)梁為定位、垂直插（此項(xiàng)工作應(yīng)反復(fù)仔細(xì)校正鋼板樁位，確保垂直）至設(shè)計(jì)標(biāo)高。打 設(shè)位置和方向要確保精度， 以起到樣板的作用。 每完成 3 米測(cè)量校正 1 次，確保在同一直線 上。其余各鋼板樁，則以已插好的鋼板樁為準(zhǔn)，起吊后人工扶持插入前一片鋼板樁鎖口，

9、然后用振動(dòng)錘振動(dòng)下沉。 插入樁位的鋼板樁需緊靠導(dǎo)梁。 插打一片或幾片后， 將已插好的鋼 板樁點(diǎn)焊固定于導(dǎo)梁上。整個(gè)施工過(guò)程中，要用錘球始終控制每片樁的垂直度，及時(shí)調(diào)整。 調(diào)整工具有千斤頂、 木楔、導(dǎo)鏈等。插打過(guò)程中， 須遵守“插樁正直， 分散即糾， 調(diào)整合攏” 的施工要點(diǎn)。插打鋼板樁要充分采取止水措施，以防鋼板樁圍堰大量漏水。合龍段，到剩下最后一 部分時(shí)，要先插后打，若合攏有誤，用倒鏈或滑車組對(duì)拉，使之合攏。合攏后，再逐根打到 設(shè)計(jì)深度，在用倒鏈或滑車組對(duì)拉時(shí)不要過(guò)猛，以防止合攏段縫隙過(guò)大。鋼板樁合龍通過(guò)精確計(jì)算，確定龍口位置，采用配樁法合龍。配置相應(yīng)規(guī)格的異形鋼 板樁， 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)異形鋼板樁的

10、角度和尺寸， 根據(jù)實(shí)際切割焊接異形鋼板樁， 以確保整個(gè)圍堰 的密封性。3.2.3 施工注意事項(xiàng)（1）導(dǎo)向樁打好之后，以橫梁、槽鋼焊接牢固，連接可靠。確保導(dǎo)向樁不晃動(dòng)，以便 打樁時(shí)提高精確度。（2）線樁插打，鋼板樁起吊后人力將樁插入鎖口，動(dòng)作緩慢，防止損壞鎖口，插入后可稍松吊繩，使樁憑自重滑入。（ 3）鋼板樁振動(dòng)插打到小于設(shè)計(jì)標(biāo)高40cm時(shí)，小心施工，防止超深發(fā)生。（4）封口時(shí)，精確計(jì)算異形鋼板樁的尺寸，確保止水質(zhì)量。3.3 鋼板樁的施工中遇到的問(wèn)題及處理 在該工程施工中，鋼板樁打拔施工中遇到一些難題，采用了如下幾點(diǎn)辦法解決：（1）打樁過(guò)程中遇上筑島的建筑垃圾或其它不明障礙物，導(dǎo)致鋼板樁打入深度

11、不夠， 則采用轉(zhuǎn)角樁或弧形樁繞過(guò)障礙物。（2）鋼板樁在軟泥質(zhì)地段擠進(jìn)過(guò)程中受到泥中塊石或其它不明障礙物等側(cè)向擠壓作用 力大小不同容易發(fā)生偏斜， 采取以下措施進(jìn)行糾偏： 在發(fā)生偏斜位置將鋼板樁往上拔 l.0m 2.0m，再往下錘進(jìn)， 如此上下往復(fù)振拔數(shù)次， 可使大的塊石等障礙物被振碎或使其發(fā)生位移， 讓鋼板樁的位置得到糾正，減少鋼板樁的傾斜度。（3）鋼板樁沿軸線傾斜度較大時(shí)，采用異形樁來(lái)糾正，異形樁一般為上寬下窄和寬度 大于或小于標(biāo)準(zhǔn)寬度的板樁， 異形樁可根據(jù)據(jù)實(shí)際傾斜度進(jìn)行焊接加工； 傾斜度較小時(shí)也可 以用 卷?yè)P(yáng)機(jī)或葫蘆和鋼索將樁反向拉住再錘擊。（4）由于筑島長(zhǎng)期浸泡在水中，軟泥質(zhì)基礎(chǔ)較軟，施

12、工發(fā)生將鄰樁帶入現(xiàn)象，采用的 措施是把相鄰的數(shù)根樁焊接在一起， 并且在施打當(dāng)樁的連接鎖口上涂以黃油等潤(rùn)滑濟(jì)減少阻 力。3.4 防滲與堵漏本工程筑島地下水位較高， 可以預(yù)料到鋼板樁圍堰開(kāi)挖時(shí)會(huì)發(fā)生滲水現(xiàn)象， 為減少滲水， 鋼板樁施工及開(kāi)挖時(shí)應(yīng)做好防滲和堵漏措施。結(jié)合本工程特點(diǎn)，采用以下措施：鋼板樁打入之前在鎖口內(nèi)涂以黃油、 鋸末等混合物。 當(dāng)鎖口不緊密漏水時(shí)， 用棉絮等在 內(nèi)側(cè)嵌塞，外側(cè)包裹一層防水彩條布，起到防水和減小水壓力的雙重效果。鋼板樁圍堰抽水過(guò)程中加強(qiáng)鋼板樁的止水堵漏措施。 抽水時(shí)同時(shí)在外側(cè)水中漏縫處撒大 量木屑或谷糠和爐渣的混合物， 使其由水夾帶至漏水處自行堵塞， 在樁腳漏水處， 采

13、用局部 砼封底等措施。 若漏水嚴(yán)重，堵漏困難時(shí)，在鋼板樁外側(cè)補(bǔ)打木樁圍堰，木樁圍堰內(nèi)側(cè)鋪設(shè) 彩條布，在彩條布與鋼板樁圍堰間填筑粘土進(jìn)行封堵。鋼板樁圍堰施工完畢后，開(kāi)挖基坑，邊開(kāi)挖邊施做圍堰內(nèi)支撐，挖至基坑底標(biāo)高后，若 圍堰涌水量較大，或基底翻砂隆起， 應(yīng)進(jìn)行混凝土封底施工。 施工封底混凝土?xí)r， 先將用木 板將鋼板樁和墊層隔開(kāi)，以便于日后拔樁。4鋼板樁拔除 在墩身施工完畢后可以將鋼板樁拔除。4.1 鋼板樁拔除施工要點(diǎn) （1）鋼板樁拔除采用振動(dòng)錘，作業(yè)前對(duì)每個(gè)板樁的打入情況，作詳細(xì)調(diào)查，以此判斷 拔樁作業(yè)的難易程度。（ 2）在墩柱澆筑完成后，進(jìn)行支撐的切割工作，用50t 履帶吊進(jìn)行拔樁。（ 3）在

14、內(nèi)支撐全部拆除完成后， 進(jìn)行鋼板樁的拔除。 在拔樁時(shí)， 采用振動(dòng)錘進(jìn)行拔除。 先略錘擊振動(dòng)各拔高 12m，然后挨次將所有鋼板樁均拔高 1 2m，使其松動(dòng)后，再挨次拔 除，對(duì)樁尖打卷及鎖口變形的樁，可加大拔樁設(shè)備的能力，將相鄰的樁一齊拔出。拔一根 清理一根。并及時(shí)運(yùn)走，以保證場(chǎng)地的清潔。4.2 拔樁注意事項(xiàng) （1）為防止將臨近板樁同時(shí)拔出，宜將鋼板樁和加固的槽鋼逐根割斷。 （2）先割除鋼板樁的支撐，然后再拔圍堰鋼板樁。（3）拔出的鋼板樁應(yīng)及時(shí)清除土砂，涂以油脂。變形較大的板樁需調(diào)直，完整的板樁 要及時(shí)運(yùn)出工地，堆置在平整的場(chǎng)地上。（4）將鋼板樁用振動(dòng)錘再?gòu)?fù)打一次，可克服土的黏附力。（ 5）按與打板樁順序相反的次序拔樁。5結(jié)語(yǔ)與結(jié)論 通過(guò)對(duì)虹橋動(dòng)車所出段線特大橋12#墩深基坑的拉森鋼板樁圍堰施工， 我部施工人員及技術(shù)人員對(duì)該施工方法有了比較深刻的認(rèn)識(shí)，為后來(lái)施工的類似的深基坑鋼板樁積累了經(jīng) 驗(yàn)，保證了滬杭客專虹橋動(dòng)車的如期保質(zhì)的完工。關(guān)于鋼板樁施工在此有一些技術(shù)總結(jié)：（ 1）拉森鋼板樁圍堰適合一些砂類土，粘土，淤泥質(zhì)土， 總體來(lái)講比較適合軟土地基。（2）拉森