U型拉森鋼板樁具有施工速度快、擋土、擋水效果好等優點，廣泛應用在基坑、碼頭、圍堰等工程。常見設計樁長范圍為15m~27m，不同樁長，不同地質情況對施工會產生不同的影響。本文通過實際施工案例，總結27m拉森鋼板樁在砂層較厚地質情況下施工遇到的問題及對應的措施，為后續類似工程提供參考。

1.工程概況

某圍堰工程，采用雙排U型拉森鋼板樁結構形式，圍堰臨水側樁頂設計標高為+6.5m，基坑側樁頂設計標高為+4.5m，堰頂寬度8m/10m。設計鋼板樁型號600*210*18，采用Q390BZ鋼。圍堰基坑側鋼板樁長包括15m、21m，臨水側鋼板樁長包括15m、18m、27m，其中21m、27m長樁各320根。

2.工程地質情況

根據鉆孔揭示的情況，圍堰處地層巖性分布如下：

（1）②1淤泥，灰色，灰黑色，飽和，流塑~軟塑，滑膩，切面較粗糙~較光滑，稍具臭味，含少量粉細砂及貝殼碎片，局部混較多粉細砂，局部為淤泥混砂；層厚0.4~4.9m。

（2）②5中砂、粗砂、砂礫，灰色，飽和，松散~稍密，級配不良；局部混少量淤泥質土；土層0.6~5.7m。

（3）②2淤泥質土，灰色、灰黑色，飽和，軟塑~可塑，滑膩，切面較光滑，稍具臭味，含少量粉細砂及貝殼碎片，局部混較多粉細砂，局部為淤泥質土混砂；層厚3.6~13.9m。

（4）③1中砂、粗砂、砂礫，灰黃色，黃褐色，淺灰黃色，飽和，中密為主，局部稍密~密實；層厚0.7~8.2m。

（5）④1粉質粘土~粘土，灰色，稍濕~飽和，堅塑，切面較光滑，粘性較大；局部含少量細砂，局部呈粘性土混砂狀；層厚0.7~2.8m。

3.施工方案

3.1施工工序

場地整平 定位放線拉森鋼板樁拼接導向樁插打導向架搭設鋼板樁插打鋼板樁標高調整。

3.2施工工藝

拉森鋼板樁陸上采用履帶吊（帶震動錘機）施打，施打前一定要熟悉水下、地下管線、構筑物的情況，認真放出準確的拉森樁樁中線。施打前還應進行試樁，確保拉森樁施打順利。

打樁前，對鋼板樁逐根檢查，剔除連接鎖口銹蝕、變形嚴重的鋼板樁，不合格者待修整后才可使用；在鋼板樁的鎖口內涂油脂，以方便打入拔出，同時起到止水作用。

在插打過程中隨時測量監控每塊樁的斜度不超過2%，當偏斜過大不能用拉齊方法調正時，拔起重打。

鋼板樁施打采用屏風式打入法施工。屏風式打入法不易使板樁發生屈曲、扭轉、傾斜和墻面凹凸，打入精度高，易于實現封閉合攏。施工時，先施工兩端定位樁，然后將型鋼圍檁焊接在樁將 10-20根鋼板樁成排插入導架內，使它呈屏風狀，然后再施打。通常將屏風墻兩端的一組鋼板樁打至設計標高或一定深度，并嚴格控制垂直度，用電焊固定在圍檁上，然后在中間按順序分 1/3 或 1/2 板樁高度打入。

屏風式打入法的施工順序有正向順序、逆向順序、往復順序、中分順序、中和順序和復合順序。施打順序對板樁垂直度、位移、軸線方向的伸縮、板樁墻的凹凸及打樁效率有直接影響。因此，施打順序是板樁施工工藝的關鍵之一。其選擇原則是：當屏風墻兩端已打設的板樁呈逆向傾斜時，應采用正向順序施打；反之，用逆向順序施打；當屏風墻兩端板樁保持垂直狀況時，可采用往復順序施打；當板樁墻長度很長時，可用復合順序施打。總之，施工中應根據具體情況變化施打順序，采用一種或多種施打順序，逐步將板樁打至設計標高，一次打入的深度一般為0.5-3.0米。

打入樁后，及時進行樁體的閉水性檢查，對漏水處進行焊接修補，每天派專人進行檢查樁體，同時做好沉降位移觀測點的設置及定期測量檢測工作。

鋼板樁施工一定距離后開始跟進安裝圍檁及拉桿。安裝鋼圍檁時，先按1.2m間距焊接托架，將對拼32b號槽鋼用吊機吊放于托架上，圍檁槽鋼與槽鋼之間用墊板、隔套加M30 10.9級螺栓連接。安裝▽3.5mΦ40對拉桿，▽1.5mΦ50對拉桿。為使鋼板樁受力均勻，外側板樁與圍檁的間隙采用細石砼填實。下排圍檁板及拉桿安裝需將內外側土方開挖至1.5m標高以下以利于安裝。

鋼拉桿表面不得有裂縫、折疊、分層、結疤和銹蝕等缺陷，拉桿安裝的允許偏差應符合下表規定：

身內、外兩側，作為導架。

3. 3合攏

在鋼板樁圍堰還剩下6~10根未插時，即要考慮合攏情況，丈量合攏口實際寬度，如合攏口寬度與剩余板樁有效寬度一致，兩側鎖口相互平行，可將剩余幾塊板樁連續插入后再統打到位。如合攏口兩側鎖口不相平行，且兩端相距在一定范圍內，可采取以下措施進行調整：

1、鋼板樁上端向合攏口傾斜時，可鋼板樁頂端使用千斤頂互頂或用兩套倒鏈向外側張拉調整至所需間距。

2、當合攏板樁下插時，由于經過調整的間距不能完全平行，必須施加外力才能使合攏鋼板樁插下?；虍斾摪鍢渡杏泻艽箝L度未能套入鎖口，又不能采用錘擊方法打下時，可在頂端安裝倒鏈，并將倒鏈下端固定，將鋼板樁拉入鎖口。

由于其它原因采用上述措施鋼板樁仍無法合攏時，可以制作異形鋼板樁進行合攏，異形樁一般做成楔形，一頭大一頭小，每塊楔形樁的斜度不超過2%，如果一塊楔形樁仍不夠合攏口用時，則可用兩塊楔形樁，兩塊楔形樁各有一個垂直邊，其間至少插入一塊普通樁。

4.施工過程中的問題

 

（1）問題描述：施工場地地面整平標高+2.0m，在進行圍堰橫向27m長鋼板樁施工時，采用履帶吊+200t液壓振動錘高位吊打的施工工藝。沉樁前制作導向架，第一根樁打入時間約為30分鐘，第二、第三根樁在施打至-10米左右即無法沉入,鋼板樁劇烈振動，后續施工中個別樁頭破碎，拔樁查看，發現側邊熔化并開裂，樁身輕微變形。

圖1.3 樁身破損情況

（2）問題分析：由于振動式沉拔樁錘是利用振動錘的高頻振動，以高加速度振動樁身，將機械產生的垂直振動傳給樁體，使樁周圍的土體結構因振動發生變化，強度降低。當樁身周圍土體液化，將減少樁側與土體的摩擦阻力，振動沉拔錘與樁身自重將樁沉入土中。根據現場情況，對照本工程地質勘查報告，樁底進入③1中砂、粗砂、砂礫層，查表得標貫擊數為24.6。

本工程沉樁困難原因大致如下：1）拉森鋼板樁底端進入③1中砂、粗砂、砂礫層后，由于中粗砂難以液化且砂層較厚，鋼板樁受到的摩擦阻力大；2）履帶吊機柔性吊繩不能產生下壓力，僅由振動錘與樁身自重難以克服摩擦力；3）鋼板樁受激振力產生彈性變形和劇烈振動，底部鎖扣內產生大量的熱，消散了激振力的能量。

（4）施工應對措施

當沉樁困難時，通常先進行鉆孔松土，再插鋼板樁。結合本工程現場情況，經過分析與試驗，采用“帶打”工法。首先用履帶吊機將拉森鋼板樁與已打好的鋼板樁鎖扣相對，用履帶液壓打樁機提起已打好的鋼板樁，將兩個鋼板樁鎖扣套緊密，提至距地面7~8m，在下部將兩個鋼板樁稍微焊接，然后再由液壓打樁機將提起的樁打下，帶動新鋼板樁下沉。在下沉過程，焊縫受力會開裂，兩樁分開，再用液壓打樁機夾緊新的鋼板樁進行插打，由于增加了打樁機的下壓力，向下的合力大于摩擦阻力，鋼板樁沉樁得以進行。最后再對鋼板樁進行標高調整，達到設計標高。

5.質量控制

（1）施工前對地質情況作詳細分析，確定鋼板樁貫入深度范圍內的地質情況。

（2）U型鋼板樁的鎖口形狀應保證：打樁時易于相互咬合，拉拔時易于脫離。U型鋼板樁不得有明顯的扭轉^[1]。

（3）打樁前對鋼板樁逐根檢查，剔除連接鎖口銹蝕和嚴重變形的鋼板樁，并在鎖口內涂油脂，鋼板樁規格須滿足設計要求，焊接部位錯臺≤1%鋼板厚度，長度、寬度、彎曲矢高、焊接質量須滿足設計規范要求。

（4）沿鋼板樁墻軸線方向相鄰板樁接長焊縫的位置應交錯配置，錯開的距離不宜小于5000mm，且每根鋼板樁只允許有1個接頭。鋼板樁接長焊接應采用對接焊縫，焊縫宜采用“K”形或“V”形開口形式。鋼板樁焊接接長時，在鋼板樁的腹板內側和翼緣外側應設焊接加強版^[2]。

（5）通過試樁確定適合的施工方案。沉樁方法應根據土質條件、沉樁深度等因素確定

（6）施工過程中用儀器隨時檢查、控制、糾正鋼板樁的垂直度。

（7）發生傾斜逐步糾正用鋼絲繩拉住樁身，邊打邊拉。

（8）在拼接鋼板樁時，兩端鋼板樁要對正頂緊夾持于牢固的夾具內施焊，要求兩鋼板樁端頭間縫隙不大于 3mm ，斷面上的錯位不大于 2mm ，使用新鋼板樁時，要有其機械性能和化學成份的出廠證明文件，并詳細丈量尺寸，檢驗是否符合要求。

（9）對組拼的鋼板樁兩端要平齊，誤差不大于3mm，鋼板樁組上下一致，誤差不大于30mm ，全部的鎖口均要涂防水混合材料，使鎖口嵌縫嚴密。

（10）為保證插樁順利合攏， 要求樁身垂直， 并且圍堰周邊的鋼板數要均分，為保證樁身垂直，于第一組鋼板樁設固定于圍堰支撐上的導向鋼管樁，順導向鋼管樁下插，使第一組鋼板樁樁身垂直，由于鋼板樁樁組上下寬度不完全一致，鎖口間隙也不完全一致，樁身仍有可能傾斜，在施工中加強測量工作，發現傾斜，及時調整，使每組鋼板樁在順圍堰周邊方向及其垂直方向的傾斜度均不大于 5‰。

（11）在進行鋼板樁的插打時，當鋼板樁的垂直度較好，一次將樁打到要求深度，當垂直度較差時，要分兩次進行施打，即先將所有的樁打入約一半深度后，再第二次打到要求的深度。

（12）打樁時必須在樁頂安裝樁帽，以免樁頂破壞，切忌錘擊過猛，以免樁尖彎卷，造成拔樁困難。

（13）同一圍堰的鋼板樁只能用同樣的鎖口，按設計尺寸計算出使用鋼板樁的數量，以確保夠用。

（14）剔除鎖口破裂、扭曲、變形的鋼板樁。

 

（15）剔除鋼板樁表面因焊接鋼板、鋼筋留下的殘渣瘤。

6.工效分析

通過施工前后對比，使用履帶吊+液壓振動錘插打27m拉森鋼板樁日均完成2~3根；使用履帶吊+液壓打樁機插打27m拉森鋼板樁日均完成7~9根，生產效率提升較為顯著。

7.結語

拉森鋼板樁沉樁原理利用了土力學土壤液化的特性，但在遇到砂層或石層較厚的地質條件時沉樁較為困難，往往需要先進行引孔再沉樁。引孔設備可以使用長螺旋或沖擊鉆機，但設備進場需要一定的時間，工序也比較復雜。“帶打”的方式可以充分利用現場的機械進行拼組插入，階梯沉樁，施工質量能夠滿足設計要求。

參考文獻：

1.《熱軋U型鋼板樁》（GB/T20933-2007）；

2.《板樁碼頭設計與施工規范》（JTS167-3-2009）