拉森鋼板樁在西安某綜合管廊項目中的應用

                              作者：楊亞軍 來自網絡

摘要:

拉森鋼板樁因其施工速度快、綠色環保、應用范圍廣而備受關注，主要應用于建橋圍堰、大型管道鋪設、臨時溝渠開挖時用作擋水、擋土的維護結構。條狀坑槽、水位降深不大的淺基坑、降水對周邊建筑物影響較大、維護結構施工受限等項目中采用拉森鋼板樁較為經濟合理，東南沿岸軟土、砂土地區應用較多，西北地區應用較少。文章結合地質情況談拉森鋼板樁在西北地區某綜合管廊工程中的應用。

 

關鍵詞：拉森鋼板樁；綜合管廊；基坑維護結構

引言：

1957年武漢長江大橋修建時我國首次將U型鋼板樁應于橋墩圍堰施工中。2003年起U型熱軋拉森鋼板樁租賃服務企業開始興起，為拉森鋼板樁的推廣、應用，開啟了一個新的發展契機。隨著中國城鎮化的加速， 拉森鋼板樁因其施工速度快、止水效果好、施工費用低、對周圍環境影響小等優點而備受推崇。地鐵、綜合管廊、搶險救災項目中應用拉森鋼板樁的優勢更加明顯。

西安市某段地下綜合管廊開挖起點為K0-100，終點為K2+240，全長2340m，采用明挖法施工，管廊寬度約10m，高度約4.3m。管廊基坑普遍開挖深度約7.3m，基坑重要性等級二級。局部交叉路口開挖深度11 7～13.37m區段，基坑重要性等級為一級，設計使用年限為一年。

工程概況：

 

2.1 工程地質及水文條件

擬建地段地層由上至下主要為：

①人工填土 ( Q4ml ) ，黃褐色，土質不均勻，以黏性土為主，含有大量植物根莖，部會地段含有少量生活垃圾和磚瓦塊， 管廊沿線均有分布。

②黃土狀土 ( Q4al + pl )，褐黃色，為非自重濕陷性黃土，濕陷性等級輕微， 主要由粉土構成，局部為粉質黏土，土質均勻，含有粉砂、云母等。

③中細砂，褐黃色，主要成分為石英、長石、云母，稍密狀態， 局部為松散狀態。

④粗礫砂，灰黃色，主要成為為石英、長石、云母和暗色礦物，含少量礫石局部夾少量卵石，呈濕一飽和，密實狀態。

⑤灰黃色，主要成為為石英、長石、云母和暗色礦物，含少量礫石，局部夾少量卵石，呈濕一飽和，中密狀態， 局部稍密狀態。

⑥褐黃色，土質均勻，結構緊密，稍具粘性，含少量云母，呈飽和，可塑一項塑狀態。

2.2 基坑支護方案

 

管廊南側為新建道路及雨污水管線，勘察期間測得地下水位埋深為3.30~6.50m，基坑開挖深度約7.3m，基坑外側無放坡開挖的空間，且不能大量抽取地下水。結合基坑開挖深度、地質條件和周邊環境，基坑支護采用熱軋U型鋼板樁+一層鋼水平對撐。局部交叉路口開挖深度約11.70～13.37m，采用灌注樁+一層鋼水平對撐+2~3層預應力錨索，頂部采用放坡+噴射混凝土。采用鋼板樁支護方案可以起到支護+止水的雙重效果，基坑內地下水采用明排，基坑分段施工。

                       拉森鋼板樁+水平對撐

2.3 鋼板樁材質及檢驗

要求材質要求：采用U型熱軋鋼板樁，標準長度12m 。屈服強度不小于295MPa，鋼板樁寬度400mm，高度170mm，腹板厚度15.5mm。

外觀檢驗：鋼板樁的表面無缺陷，長度、寬度、厚度、平直度和鎖口形狀等符合規范要求。

 

物理力學檢驗：對鋼材的化學成分，構件的拉伸、彎曲、鎖口強度和延伸率等進行試驗檢驗。

鋼板樁施工：

施工工藝流程 ：鋼板樁校驗及校正→板樁放線定位→挖溝槽→鋼板樁插入和預打→沉打鋼板樁→土方開挖至支撐標高以下0.5m處→支撐安裝→土方開挖至設計標高→管廊結構施工→管廊側壁回填→拆除支撐→拔除板樁→樁孔回填。

打樁前，應對其進行檢查， 板樁立面應平直， 鎖口合乎標準，鎖口不合的修整合格后方可使用。鋼板樁鎖口內涂油脂，以方便打入和拔出，并將樁尖處的凹槽底部封閉，避免泥土擠入鎖扣。

沉樁設備采用履帶式挖掘機+振動錘DZ45A。

①先由測量人員定出鋼板樁的軸線， 可每隔一定距離設置導向樁，導向樁直接使用鋼板樁，然后掛繩線作為導線，打樁時利用導線控制鋼板樁的軸線。

②采用屏風式打入法施工，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，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。

③每根樁到達設計標高后，采用工字鋼將相鄰樁焊接固定，連成一片， 防止打樁時引起相鄰樁的下沉。

 

④基礎施工期間，挖土、吊運、綁鋼筋、澆筑混凝土等施工過程中，嚴禁碰撞支撐，嚴禁拆除支撐，禁止在支撐上任意切割、點焊，也不應在支撐上擱置重物。⑤拔樁后留下的樁孔，必須采用石屑或中粗砂及時回填處理。

 

鋼板樁樁施工中出現的問題及處理措施：

1）沉樁困難。鋼板樁施工過程中，局部出現最后1.0~2.0m鋼板樁沉入困難，通過各方研究發現，樁尖進入④層粗礫砂（呈密實狀態），沉樁較為困難。最終把標高壓不到位的樁進行切割。還有8處在淺層部位出現壓樁困難，判斷為遇到孤石，采取拔出鋼板樁，挖出孤石，重新壓樁的方案。

 

2）樁身傾斜。有幾根鋼板樁在施工過程中傾斜超過規范值。經過分析應該是沉樁過程中遇到小塊孤石或障礙物導致樁頭受力不均勻， 鋼板樁雖勉強通過，樁頭便向阻力小的方向位移導致了樁的垂直度超限。后續施工過程中用儀器隨時檢查、控制、糾正鋼板樁的垂直度。當出現傾斜用鋼絲繩拉住樁身，邊打邊拉逐步糾正。

 

3）帶樁下沉。本工程也遇到了諸多工程施工中的鄰樁下沉問題。

①在排樁施工至設計標高后，采用22號工字鋼進行焊接固定，防止后樁影響前樁；

②在連接鎖口處涂抹油脂，減少阻力；

③鋼板樁被連帶下沉無法控制時，在受影響的鋼板樁頭部焊接同類型鋼板樁以補充其長度不足。

 

 

4）拔樁困難。拔樁順序和壓樁順序相反，大多數都能順利拔出。少數鋼板樁鎖口銹蝕、變形嚴重拔出很困難，拔除的過程中經過反復振動加水，拔出實在困難的，先開挖一定深度后再反復振動加水直至拔出，最終將所有的鋼板樁全部回收。

鋼板樁的優缺點：

1）高質量（高強度，輕型，隔水性良好）；

2）施工速度快，工期縮短、耐久性好；

3）綠色環保、可重復使用；減少了取土量和混凝土用量，有效地保護了土地資源；

4）救災搶險的時效性較強，如防洪、塌方、塌陷、流沙等；

5）鋼板樁施工受天氣因素制約較小；

6）一次性投入費用高；

7）難于打入密砂及硬粘土中。

結語：

鋼板樁維護結構具有施工進度快、安全、占地空間小等優點，這對于城市內窄河涌堤岸整治工程、水深較大、淤泥或粉細砂等軟基的基坑支護工程使用較為有利，但缺點是鋼板樁材料一次性投入費用較高，占用流動資金多，且密砂及硬粘土中沉樁困難。文章結合工程案例深入分析了鋼板樁維護結構的施工流程、施工過程中出現的問題及采取的處理措施等，為今后類似工程施工提供參考。