拉森钢板桩在某水厂管道沟槽施工中的应用

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 上海 200092

1 工程概况

由于受到周边用地的制约，某水厂扩建工程拟在现有场地上进行，由于无多余空地，因此，常规处理扩建拟对现有净水处理构筑物进行挖潜改造。

本工程DN1 600 mm基坑采用Q295bz-500 mm×225 mm钢板桩围护，DN1 000 mm基坑采用Q295bz-400 mm×150 mm钢板桩围护，顶部均设1 道H400 mm×400 mm顶支撑。DN900 mm基坑拟采用放坡开挖施工，管线附近有障碍难于放坡时，可采用简单钢板桩支护。DN1 600 mm阀门井及DN1 000 mm阀门井采用Q295bz-400 mm×150 mm钢板桩支护，内部设计双拼32a#槽钢腰梁，钢板桩及腰梁与阀门井浇筑在一起，不需拔除。DN 1 900 mm阀门井可采用放坡开挖施工，附近有障碍难于放坡时，可采用简单钢板桩支护。

管线施工为长线性沟槽，采用以小锁口拉森钢板桩止水为主。施工距离不足，采用大锁口钢板桩时，局部可采用注浆方式封堵渗漏点。沟槽内部设计排水沟及集水坑，采用水泵将水就近排入雨污水系统中。严禁进行基坑外降水。

2 拉森钢板桩施工要点[1-5]

拉森钢板桩是一种特制的型钢板桩，用打桩机及振动锤将钢板桩压入地下构成1 道连续的板墙，作为深基坑开挖的临时挡土、挡水围护结构。拉森钢板桩结构具有高强、轻质、锁口紧密、施工简便、施工工期短、安全可靠、环保效果好、对施工条件要求低等优点。本工程拉森钢板桩施工主要机械包括钢板桩打桩机、160 kN汽车吊；深井打设机具及井点管若干套；1 m3反铲挖机1 台。

2.1 拉森钢板桩工艺流程

钢板桩定位放线→挖导梁槽→安装导梁→施打钢板桩→拆除导梁→沟槽土体开挖与支撑安装→给水管道施工→沟槽回填土至内撑下50 cm→给水管道强度试验→拆除围檩、内撑→回填土方至路床→拔桩→桩孔处理

本工程以DN1 600 mm埋管基坑为例，其埋管沟槽施工流程如下：

（a）查明并清理管线两侧障碍物；

（b）钢板桩围护施工；

（c）在标高+3.40 m架设腰梁和顶撑；

（d）基坑开挖至标高－1.51 m；

（e）及时施工管道基础垫层；

（f）DN1 600 mm埋管施工；

（g）覆土至顶撑底并拆除顶支撑，拔除钢板桩，最后覆土至地面。

2.2 钢板桩的吊运与堆放

每次吊运的拉森钢板桩根数不宜超过5 根，并应避免锁口受到损伤。装卸拉森钢板桩时，宜采用两点吊。

堆放拉森钢板桩的场地必须坚实、平整，避免因不平衡的沉陷使钢板桩发生变形，影响止水效果。钢板桩进场检验合格后统一归类分层堆放，各层间垫好枕木，堆放高度不宜过高，并在堆放处设置标牌说明。垫木高度也不能过小，以免起吊时穿钢丝绳有困难。每堆钢板桩之间应留有一足够宽度的通道以供吊运机械穿行。

2.3 拉森钢板桩的施打

本工程拉森钢板桩主要采用锤击法沉桩，重锤低击，并设置桩帽桩垫。临近地下管线时，宜采用静力压桩法施工，并根据监测情况控制压桩速率。

钢板桩采用小止口连接。吊升钢板桩后，对准接口向下插桩，借桩锤自重缓慢插入，如有歪斜，必要时立即拔升，重新插准。对每排第1根桩应严格控制，确保桩的垂直度，以保证后续桩的顺利施工。同时，拉森钢板桩施打时还应注意：

（a）钢板桩于沉入前应将桩尖处的凹槽低口封闭，锁口应涂以油脂；

（b）插桩时锁口应对准，且套上桩帽，上端加硬木垫；用2 台经纬仪在两个方向控制桩的垂直度。宜在沉桩行进方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移；初始端打设位置和方向应严格控制精度，宜每入土1 m测量1 次；

（c）钢板桩的转角部位主要采用轴线调整法进行转角的闭合施工，转角桩的制作应从钢板桩背面中线处切断，根据所需的转角界面进行焊接而成。

2.4 支撑体系施工

经过计算拉森钢板桩采用1 道内支撑支护，沟槽开挖分2 步进行，第1步机械挖土深度至2 m，开始安装围檩、内撑，然后人工配合机械挖土至槽底。技术要求为：

（a）土方开挖至钢支撑底后，进行水平支撑施工；

（b）钢支撑吊装时使用汽车吊吊运；

（c）钢支撑在拼装时，轴线偏差在2 cm之内，并保证支撑接头的承载力符合要求，型钢与型钢连接时必须对称后上螺栓，按顺序紧固；

（d）钢支撑焊接加工时采取双面满焊，在无法双面焊接处，采用坡口焊接方式。

2.5 基坑的开挖与回填砂

根据渗水量的情况，基坑开挖可以采用有水开挖或无水开挖。经技术经济比选，本工程采用无水开挖。施工前降水至坑底以下0.5 m。

在基坑开挖过程中，挖土和支撑必须紧密配合，有序进行。基坑中较浅处挖土是在保证安全的前提下，为支撑的施工创造工作面。同时，支撑结构必须能较快地产生整体刚度，为基坑中较深处挖土创造实施条件。挖土与支撑工作相互配合就能利用软土施工中的时空效应，有效地控制围护体系在受力后的变形。土方施工应做到均匀、分层、高效，确保支护结构始终处于受控的受力状态。在施工过程中应注意做到“随挖随撑、先撑后挖”，切不可超挖或支撑施加不及时。

由于本工程新旧管线较近，为减小旧管线土体位移对管基平整度的影响。因此，施工中必须十分重视回填土的质量。由于砂子有很好的稳定性，故本工程采用砂子作为回填材料。管道两侧和管顶以上500 mm范围内的回填砂，应由沟槽两侧对称运入槽内，不得直接扔在管道上；回填其他部位时，应均匀运入槽内，不得集中推入。

本工程采用坚硬、洁净、颗粒级配良好的中粗砂进行基坑回填。

2.6 拉森钢板桩拔桩

本工程拔桩采用静力拔桩法，拔桩时作业人员应严密注意拔桩机械的负荷异动情况。作业人员一旦发现上拔困难或拔不上来时，不可强行实施，应立即停止拔桩，第一时间通知项目部技术人员。项目部技术人员根据相关数据和现场的实际，确定进一步的作业方案，一般可采用先往下施打少许，再往上拔，如此反复便有利于将桩拔出来。拉森钢板桩拔桩的注意事项如下：

（a）拔桩的顺序应与打桩时相反，起点位置应离开角桩5 根以上；

（b）拉森钢板桩的拔除应采用间隔拔的方法，拔桩顺序宜与打桩时相反，同时对拔桩后造成的土的孔隙要及时用中粗砂填实，必要时采用跟踪注浆；

（c）拔除钢板桩时，为减小土的黏附力，可采用振动锤将拉森钢板桩锁口振活，振动锤连续工作不超过1.5 h；

（d）可采用间歇振动的方法拔除阻力较大的钢板桩，每次振动时间不宜超过15 min；

（e）对于拔桩后留下的桩孔及时回填处理，回填材料宜采用黄砂。

3 结语

本工程施工场地极为狭窄，周围环境复杂，采用拉森钢板桩进行施工，保证了工程的顺利实施，确保了原有建筑物和管线的安全，将工程施工对周边环境的影响减少到了最低限度，且发挥了经济效益，降低了施工成本。本工程的顺利实施为今后城市中类似工程提供了宝贵经验，也为今后拉森钢板板桩在基坑支护中的施工提供了一种可实施的施工工艺，扩大了钢板桩的应用范围。