深基坑圍護中的拉森鋼板樁圍堰施工

1、深基坑圍護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專線標(biāo)）摘要：在常見的橋梁墩臺深基坑施工中，拉森鋼板樁圍堰是經(jīng)常使用的基坑支護方式。具有施工周期短，鋼板樁可以租用，來源簡單，支護穩(wěn)定安全，成本低的優(yōu)點。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)滬杭客專虹橋動車所特大橋?qū)嶋H施工經(jīng)驗，簡要介紹其施工方法及注意事項。關(guān)鍵詞：拉森鋼板樁圍堰，內(nèi)支撐，封底混凝土。1.工程概況虹橋動車所特大橋位于上海市嘉定區(qū)內(nèi)，全長804.91m，共24個橋墩，其中12#為水中墩。墩身位于張正浦河，河寬約60m，水深約56m，水流較緩，河道淤泥深約1.52.

2、5m。12#墩承臺平面尺寸為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，開挖基坑時采用鋼板樁圍堰進(jìn)行基坑圍護。2.施工方案選定及計算結(jié)果12#墩基坑開挖深度7.9m，擬選用15m長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下圖原土質(zhì)為粘土，容重取18KN/m3，內(nèi)摩擦角。拉森型鋼板樁，

3、其主要技術(shù)參數(shù)為：W=2200cm3，截面積A=236cm2。圍檁及內(nèi)支撐采用40A工字鋼施作，主要計算參數(shù)為W=1090cm3，截面積A=86.1cm2。用理正深基坑6.0軟件建模計算得、 鋼板樁圍堰安全情況計算如下計算項目計算得出安全系數(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是普朗德爾公式抗隆起2.4881.15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)件受力計算結(jié)果如下A、鋼板樁的最大彎矩為M=-454.6KN/m。（受負(fù)彎矩）B、鋼板樁最大剪力Q=306.4KN見下圖C、圍檁最大彎矩M=2.8KN

4、/m見下圖 D、圍檁最大剪力Q=2.533KN見下圖E、內(nèi)支撐最大彎矩M=1.777KN/mF、內(nèi)支撐最大剪力Q=1.875KN見下圖G、內(nèi)支撐最大軸力N=85.63各構(gòu)件內(nèi)力計算結(jié)果見下表序號計算項目材料技術(shù)參數(shù)計算公式計算結(jié)果材料屈服強度Q235鋼材結(jié)論名稱數(shù)值抗彎模量W（cm3）截面積A（cm2）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)306.4KN2200236=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

5、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= 10.59MPa210 MPa合格計算結(jié)果得出結(jié)論是本方案符合要求。實際施工過程中，根據(jù)對圍堰的觀測，圍堰比較穩(wěn)定，保證了施工安全，也驗證了計算結(jié)果3.鋼板樁圍堰施工3.1 鋼板樁的選用本工程采用強度和剛度較高的SP-型拉森鋼板樁，選用鋼板樁長度為15m。拉森鋼板樁的質(zhì)量是

6、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、施工前對鋼板樁進(jìn)行檢查，整理出施工所需型號、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，盡可能使鋼板樁的寬度都在同一寬度規(guī)格內(nèi)。對于超出偏差的鋼板樁應(yīng)盡量不用。2、整理后在運輸和堆放時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錘。振動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。且夾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)域控制點標(biāo)明并經(jīng)過復(fù)核無誤后加以

7、有效保護。（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，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，防止車輛機械碾壓，造成鋼板樁鎖口變形（4）插打鋼板樁在第一層定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。在插打過程中，加強測量工作，發(fā)現(xiàn)傾斜，及時

8、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（此項工作應(yīng)反復(fù)仔細(xì)校正鋼板樁位，確保垂直）至設(shè)計標(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，然后用振動錘振動下沉。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焊固定于導(dǎo)梁上。整個施工過程中，要用錘球始終控制每片樁的垂直度，及時調(diào)整。調(diào)整工具有千斤頂、木楔、導(dǎo)鏈等。插打過程中，須遵守“插樁正直，分散即糾，調(diào)整合攏”的施工要點。

9、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，要先插后打，若合攏有誤，用倒鏈或滑車組對拉，使之合攏。合攏后，再逐根打到設(shè)計深度，在用倒鏈或滑車組對拉時不要過猛，以防止合攏段縫隙過大。鋼板樁合龍通過精確計算，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)場實測異形鋼板樁的角度和尺寸，根據(jù)實際切割焊接異形鋼板樁，以確保整個圍堰的密封性。3.2.3施工注意事項（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，以便打樁時提高精確度。（2）線樁插打，鋼板樁起吊后人力將樁插入鎖口，動作緩慢，防止損壞鎖口，插入后可稍松吊繩，使樁憑自重滑入

10、。（3）鋼板樁振動插打到小于設(shè)計標(biāo)高40cm時，小心施工，防止超深發(fā)生。（4）封口時，精確計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，采用了如下幾點辦法解決：（1）打樁過程中遇上筑島的建筑垃圾或其它不明障礙物，導(dǎo)致鋼板樁打入深度不夠，則采用轉(zhuǎn)角樁或弧形樁繞過障礙物。（2）鋼板樁在軟泥質(zhì)地段擠進(jìn)過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.0m2.0m，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

11、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，采用異形樁來糾正，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)實際傾斜度進(jìn)行焊接加工；傾斜度較小時也可以用  卷揚機或葫蘆和鋼索將樁反向拉住再錘擊。（4）由于筑島長期浸泡在水中，軟泥質(zhì)基礎(chǔ)較軟，施工發(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滑濟減少阻力。3.4防滲與堵漏本工程筑島地下水位較高，可以預(yù)料到鋼板樁圍堰開挖時會發(fā)生滲水現(xiàn)象，為減少滲水，鋼板樁施工及開挖時應(yīng)做好防滲和堵漏措施。結(jié)合本工程特點，采用以下措施：鋼板樁打入之前在鎖口內(nèi)涂以黃油、鋸末

12、等混合物。當(dāng)鎖口不緊密漏水時，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。鋼板樁圍堰抽水過程中加強鋼板樁的止水堵漏措施。抽水時同時在外側(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，采用局部砼封底等措施。若漏水嚴(yán)重，堵漏困難時，在鋼板樁外側(cè)補打木樁圍堰，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，開挖基坑，邊開挖邊施做圍堰內(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，以便于日后拔樁。4鋼板樁拔除在墩

13、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（1）鋼板樁拔除采用振動錘，作業(yè)前對每個板樁的打入情況，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）在內(nèi)支撐全部拆除完成后，進(jìn)行鋼板樁的拔除。在拔樁時，采用振動錘進(jìn)行拔除。先略錘擊振動各拔高12m，然后挨次將所有鋼板樁均拔高12m，使其松動后，再挨次拔除，對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。并及時運走，以保證場地的清潔。4.2拔樁注意事項（1）為防止將臨近板樁同時拔出，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，完整的板樁要及時運出工地，堆置在平整的場地上。（4）將鋼板樁用振動錘再復(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)語與結(jié)論通過對虹橋動車所出段線特大橋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)人員對該施工方法有了比較深刻的認(rèn)識，為后來施工的類似的深基坑鋼板樁積累了經(jīng)驗，保證了滬杭客專虹橋動車的如期保質(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，總體來講比較適合軟土地基。（2）拉森