拉森鋼板樁在城市路網管溝施工中的應用

韋世團

廣西建工集團聯(lián)合建設有限公司 廣西 南寧 530200

1 工程概況

廣西北海市城市路網工程B標工程內容包含道路工程、排水工程、路燈工程、綠化工程、交通工程及弱電管溝工程等，項目總投資約24 700萬元。工程溝槽開挖放坡受條件限制較多，開挖深度深、滲水嚴重、危險性大。

1）溝槽開挖放坡受到限制：貴陽路工程屬于舊路改造，地下管線及車輛較多，東側沿途有污水壓力管道，距開挖中線13.6～14.0 m，西側通信管道、燃氣管道距開挖中線分別為14～15 m、17～18 m等，拉薩路—新世紀大道段有燃氣管道、自來水管道。常年保持高水位，管道周圍土壤達飽和狀態(tài)；金春路沿途兩側為普通平房及樓房，原污水管道離現(xiàn)設計污水管道中線約11 m，道路寬25 m，土質為砂層，如按1∶2放坡，已占完整個道路及施工通道，且高水位出現(xiàn)流砂，基溝無法成型；銀河北路屬于舊路改造，現(xiàn)周圍正在開發(fā)，車輛較多，南側3條軍用光纜距中線13 m（施工完軍用光纜方能進行道路施工），南側K0＋036-K0＋612沿途高壓電桿距中線7.5 m、南側K0＋360-K0＋413距中線9.5 m有輸油管道等。

2）危險性極大：貴陽路排水埋設在原有排水管位置，沿途已成居民區(qū)，日常生活污水排入原管道，原排水管道尚無出水口排水，管道內積水常年保持高水位，管道周圍土壤含水量達飽和狀態(tài)，加上管道下臥在粗砂層，含水量豐富；金春路鄰近大海，管線沿線地層均為含水層，其水位受降雨、潮汐影響較大。穩(wěn)定水位在地表以下0.5～2.4 m，土層結構全部為細、中砂，含水量豐富；銀河北路西側為寬約20 m排水明溝，該排水明溝水位受潮汐影響，尤其是高爾夫球場閘門堵住該排水明溝后上游水位明顯提高。管線南側靠近海岸線，地下水受潮汐影響大。沿途魚塘及排水明溝水位較高，穩(wěn)定水位0～5.0 m，標高1.52～5.50 m，含水量豐富。

綜合上述情況，由于本工程管道埋深大多為4～5 m，局部達7 m，開挖排水溝槽時因地下水豐富、土壤含水量、邊坡無法成型，細、粗砂透水性強，溝槽抽水時會出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，造成懸壁出現(xiàn)邊坡塌方危險，離施工排水溝槽較近的污水壓力管道、電信、民房、軍用光纜、高壓電桿等會出現(xiàn)倒伏，危及施工人員生命及其他財產安全。

2 基槽開挖支護施工工藝比較選擇

由于本工程基槽根據(jù)前面所述的開挖放坡受條件限制較多，開挖深度深、滲水嚴重、危險性大等影響，經比較多種支護方案，為使工期滿足需求、質量安全得到保障，決定采用鋼板樁進行管溝支護施工，一般的鋼板樁根據(jù)橫截面形狀主要分為：U形、Z形、W形3種形狀，帶止口（鎖扣）的U形鋼板樁稱為拉森鋼板樁，連接為套型鎖口，兩樁聯(lián)結能轉角10°～15°。

根據(jù)JGJ 120—2012《建筑基坑支護技術規(guī)程》規(guī)范要求，經計算，擬采用WRU13鋼板樁雙邊支護（圖1），主要參數(shù)為：理論質量129.5 kg/m2，慣性矩24 224 cm4，截面模數(shù)1 346 cm3。

鋼板樁深基坑施工編制專項方案，通過對5種不同類型的支護深度進行驗算，所選用的鋼板樁規(guī)格、錨深、支頂規(guī)格及間距均滿足要求，方案經專家論證后實施。

圖1 WRU13鋼板樁截面示意

3 拉森鋼板樁施工工藝

施工工藝流程[1-2]：測量放線→放坡開挖1～3 m深→打鋼板樁→開挖基坑→深0.5 m時焊接橫撐→抽水堵漏→支對撐→人工配合機械開挖溝槽到槽底設計標高→抽水堵漏→砂墊層或混凝土基礎→安管→支頂對撐→管座、抹帶（混凝土平口管）→回填→拆除橫撐、對撐及鋼板樁。

3.1 溝槽開挖及板樁長度選擇

1）溝槽開挖分2個階段開挖，第1階段開挖，開挖深度為1～3 m，按1∶0.33放坡，開挖時溝槽最小寬度為6 m（挖掘機旋轉寬度）。第2階段開挖剩下土層，采用分段直槽開挖，鋼板樁支護，雨、污合并施工時遵循先深后淺原則。

2）每4座排水檢查井為一開挖段，為施工方便，檢查井的范圍每邊按施工需求加寬。為保證管槽邊坡的不塌方，溝上部兩側1 m內不能堆土，但由于本工程場地狹窄，采用邊開挖邊用自卸汽車外運的方式運走。

3）根據(jù)深度及地質情況，樁基施工方案設計了2種類型的樁長，溝槽開挖深度不超過5 m，采用長6 m鋼板樁雙邊支護合槽施工；溝槽開挖深度部分需達到5 m，但因穩(wěn)定水位高及砂層采用長9 m樁；管道埋深超過5 m（最深處達到8 m），采用長9 m打鋼板樁雙邊支護合槽施工。

3.2 鋼板樁的施工

3.2.1 準備工作

1）鋼板樁采用的長度為6～9 m，鋼板樁到達工地后，應進行外觀檢查，如有變形但可以修復的安排現(xiàn)場維修，檢修不了的應給予退貨。鋼板樁錘打前，應在其卷槽內涂抹潤滑油，使樁和樁之間能順利咬合緊密。

2）做好施工現(xiàn)場的測量放樣，要注意定位合理準確，并避開地下管道、線路及原有的構筑物等。

3.2.2 鋼板樁施工及降水施工主要措施

1）鋼板樁采用圍堰形式，利用履帶起重機，安裝好機械錘頭，逐根單側錘打，并形成溝槽圍堰合攏。鋼板樁圍堰內撐系統(tǒng)由橫撐和對撐組成，橫撐設在樁頂0.5 m處，采用400 mm×100 mm的槽鋼，對撐采用300 mm×200 mm的H型鋼。橫撐與鋼板樁的連接采用電焊點焊，對撐與橫撐均采用焊接對頂，以加強鋼板樁的整體穩(wěn)固（圖2）。

圖2 鋼板樁圍護形式

2）施工的關鍵在于止水防滲，拉森鋼板樁在錘打過程中也會出現(xiàn)鎖口不咬合、接口不嚴密等現(xiàn)象，會出現(xiàn)滲漏水，一般采用爛麻袋、棉絮甚至木板及其他材質板條及時封堵，防止漏水影響施工。

3）板樁后應按照觀測方案的要求，每天分2次對鋼板樁進行觀測，觀測包括樁頂位移及周邊土體下沉，本基坑設計為二級基坑，樁頂位移累計不超過20 mm。同時每天派人檢查樁體有無變形及支撐有無松動。

4）施工時每一開挖段面設置2座降水井，降水井設置在相應的下游處，設3臺大功率的抽水泵和2臺抽泥泵同時抽水。以保證基坑內水位低于溝槽底面高程，使管道能夠正常施工；管道施工期間不得停止降水。

5）由于溝槽底基本處于礫砂層中，施工時易形成流砂，故設在兩側的排水槽需采用木擋板防護。

3.2.3 鋼板樁具體施工方法

1）打樁前，在鋼板樁的接口槽里面涂抹潤滑油，樁尖處的凹槽底口用膠泥堵住，避免打樁時泥沙進入，以增強咬合的嚴密性，并增加潤滑，便于施工。

2）根據(jù)地質勘察報告土層參數(shù)，考慮到砂土摩擦阻力較大，為確保鋼板樁施工中不出現(xiàn)變形、扭曲、彎斜等。施工時將10～15根鋼板樁成排插入導架內進行排樁施工，先壓入定位樁，再逐根按順序壓入。

3）鋼板樁采用履帶式吊車帶振動錘，由于在砂土層施工，按樁長9 m計算，根據(jù)計算，該土質下需要的振擊力必須大于483 kN，選擇90A振動錘可以滿足。打入前應先預壓，先沿樁的壓入方向反向傾斜10°左右，使鋼板垂直后慢慢錘擊，開動振動錘，利用錘力把樁壓到土中，至設計標高1 m處停止。每打入2 m測量1次垂直度，測量監(jiān)控每塊樁的傾斜不超過2%，當偏斜過大時，應采用鋼絲繩拉齊的方法調正，如果調不了必須拔起重打。

4）排樁打入的施工順序分為正向順序施打、逆向順序施打、中間往兩邊打、兩邊往中間打、往返來回順序施打。施工中根據(jù)具體情況變化選擇不同施工順序，也可以2種順序同時結合使用。

5）打入樁后，因樁與樁相互之間有摩擦力，為防止打樁時把相扣的已壓好的板樁帶入土中，對已完成的樁先用電焊固定，形成整體以防止偏移和錯位。

6）基槽開挖中，及時檢查板樁之間的封閉情況和滲漏情況，發(fā)現(xiàn)有變形的應及時回頂加撐電焊橫撐等進行加固。發(fā)現(xiàn)有漏水的，應馬上安排人員及時進行封堵。

3.2.4 鋼板樁的拔除

基坑回填后，拔除鋼板樁，以便重復使用。拔樁采用振動錘拔樁，依靠附加起吊力的作用將樁拔除。拔樁起點和順序：拔樁的順序最好與打樁時相反；對板樁拔除后留下的孔洞，必須及時回填處理，采用中粗砂回填。

3.3 溝槽檢查驗收及管道的安裝

1）溝槽開挖至溝槽底設計標高時，按照圖紙要求坡度復測標高，檢查開挖尺寸，中軸線偏位等，按照建設程序組織相關單位檢查，符合要求后可以進行管道工序施工。

2）由于鋼板樁的對撐位于溝槽0.5 m處，間距為6.5 m，所使用波紋管道的長度為6 m，支撐給管道的吊裝帶來一定的影響。根據(jù)計算，可以每隔13 m設1道活動對撐，當管道吊進溝槽后，馬上安裝回頂，然后使用手動葫蘆進行管道連接。

4 結語

本工程合理選擇了施工方案，嚴格按照論證后的方案進行技術交底，制訂有效的質量、安全保障措施，結合現(xiàn)場實際情況認真組織施工。同時加強施工過程重點過程的管控，根據(jù)工程實際情況進行分段開挖支護及管道施工，及時組織進行分段隱蔽驗收，加快管溝回填，減少溝槽裸露的時間。本次拉森鋼板樁工程施工中基坑沒有出現(xiàn)塌方，周邊構筑物無開裂，未見地下管涌、地面塌陷等現(xiàn)象，確保管溝工程順利進行，取得了良好的效益。