深基坑支护工程中拉森钢板桩的应用分析_胡龙.pdf

Construction&DesignForProject工程建设与设计1引言近年来，各类建筑工程的施工环境日趋复杂，建筑基础结构的深度增加，但在开挖深基坑时，需要加强深基坑施工期间的支护管理。拉森钢板桩是一种新型、特制的支护结构，能够适应深基坑支护施工环境，为建设项目创造良好的施工条件。为突出拉森钢板桩在深基坑支护中的利用价值，相关人员还应掌握拉森钢板桩的施工工艺，完善深基坑支护施工方案。2拉森钢板桩的基本原理拉森钢板桩属于特制板桩，在深基坑支护工程中，施工人员会基于打桩工艺，借助打桩机、振动锤等工具将拉森钢板桩压入基坑下，使建筑地基下形成相互连接的钢板墙，从而在深基坑施工时，起到止水、防止涌土、支护等作用1。此外，拉森钢板桩在利用衔接装置和锚索结构连接后，锚索会直接代替基坑支护内支撑，和拉森钢板桩相互作用后形成支护体系，注浆与施加预应力后，拉森钢板桩的结构更加稳定，能够在深基坑施工中预防周边结构位移、基坑结构变形等问题。对比传统的拉索支护、混凝土支护，拉森钢板桩作为基坑挡土围护结构时，能够提升基坑支护效率，且后期材料可以回收利用，围护后支护结构水密性良好、强度高、刚性好，符合新时期深基坑支护设计要求2。3拉森钢板桩支护设计及施工要点3.1基坑支护设计某建筑项目占地面积40000.0m2，建筑面积为135166.79m2，属民用建筑。基坑开挖深度按现状场地标高考虑约为24.5 m，地下水位高于基坑开挖底标高，基坑工程安全等级为二级，基坑侧壁重要性系数为1.0。该工程开挖的基坑南侧为池塘，西侧为水泥路，周边环境较复杂，基坑设计及施工时需考虑对周边道路及建筑物的影响。另外，由于该项目处于松散、软弱地层，基坑开挖时自稳性能差，如不采取支护措施，易产生失稳，导致坑壁破坏，因此，为确保基槽开挖施工的顺利进行和施工安全，减少或避免对周边环境的不利影响，施工时应采取相应【作者简介】胡龙（1990），男，云南彝良人，工程师，从事岩土工程施工、地质灾害防治研究。深基坑支护工程中拉森钢板桩的应用分析Application Analysis of Larsen Steel Plate Pile in Deep Foundation PitSupport Engineering胡龙，王超，杨志祥，赵韬，杨国祥（中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司，昆明 650051）HU Long,WANG Chao,YANG Zhi-xiang,ZHAO Tao,YANG Guo-xiang(ChinaNonferrousMetalIndustryKunmingSurveyandDesignandResearchInstituteCo.Ltd.,Kunming650051,China)【摘要】就拉森钢板桩在某深基坑支护工程中的具体应用展开研究，同时详细分析了拉森钢板桩的应用价值以及施工中应注意的问题，旨在进一步优化深基坑施工中拉森钢板桩的支护方法，提升深基坑支护施工质量。【A b s t r a c t】TheconcreteapplicationofLarsensteelsheetpileinadeepfoundationpit supportingproject isstudied,and the application valueofLarsensteelsheetpileandtheproblemsthatshouldbepaidattentiontoinconstructionareanalyzedindetail,aimingatfurtheroptimizingthesupporting method of Larsen steel sheet pile in deep foundation pit construction and improving the quality of deep foundation pit supportingconstruction.【关键词】深基坑；支护工程；拉森钢板桩【K e y w o r d s】deepfoundationpit;supportingworks;assensteelsheetpile【中图分类号】TU753.6+2【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2023）06-0016-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.06.20516的防护措施。具体支护设计方案见表1。表 1某建筑项目基坑支护设计地质剖面深度/m地下室底板标高/m建议采用的支护形式东 1c-1c约 30.7建议采用拉森钢板桩+被动加固或排桩+锚索+被动加固西 1f-1f24.50.7建议采用拉森钢板桩+放坡+被动加固或 SMW 工法桩+被动加固南侧 1d-1e约 30.7建议采用拉森钢板桩+被动加固或排桩+锚索+被动加固北侧 1a-1b、15a-15b24.50.7建议采用拉森钢板桩+放坡+被动加固或 SMW 工法桩+被动加固3.2深基坑钢板桩支护的施工要点3.2.1安装导轨架应用拉森钢板桩时，不仅需要根据深基坑开挖区域的实际情况合理设置桩体结构，还应提前安装钢板桩的导轨架，即按照钢板桩深度设计和精度要求，提前布设钢板桩导轨架，从而避免打桩过程中存在桩体弯曲、变形情况3。导轨架安装施工时，主要注意以下问题。1）结合深基坑支护设计方案确定拉森钢板桩的规格型号，选择对应的导轨架。导轨架安装的核心是确保导轨架结构的安装精度。现场施工时，可利用经纬仪和水平仪控制导轨架精度，预防安装位置、间距偏差。2）钢板桩施工对导轨架位置、高度有着较高要求。为保证导轨架的安装精度，还应禁止施工结束后随意调整其高度或位置，同时确保导轨架垂直度符合钢板桩击打的实际需求，还应做好施工后期维护管理，避免作业人员、设备触碰钢板桩，使其位移。3.2.2打桩1）深基坑支护期间，拉森钢板桩的常用打桩工艺可分为屏风打入法、单桩打入法。其中，单桩打入法是直接利用导轨架将12根拉森钢板桩插打到指定位置，然后压到设计深度。此打桩工艺对桩锤功率要求较低，但存在桩身曲折、倾斜等风险。屏风式打桩工艺可直接将2030个拉森钢板桩打入对应深度，然后操作移动式打桩机，分次将其压入设计深度。对于深基坑支护工程，通常对钢板桩的打桩精度有较高的要求，所以，屏风式打桩工艺的应用优势更为明显，可预防桩身倾斜、位移、曲折风险，确保钢板桩压入后的平直度。顺利将拉森钢板桩压入后，应进行封闭处理，使其合龙成整体围护结构。2）在打桩环节，施工人员可按照打桩工艺标准，从一侧插打，插打作业需要连续进行。插入过程中，重点控制拉森钢板桩的行走线路、方向、插入深度。存在误差时，还应及时纠正偏差，使其垂直度符合深基坑支护的质量要求4。3）钢板桩围堰包括矩形、圆形、多边形等多种结构，同时包括单层围堰、双层围堰。施工人员可按照深基坑支护设计选择对应的围堰结构。围堰施工的关键在于利用导向桩控制围堰轴线、钢板桩间距。但是，当基坑内排水深度较大时，还需应用工字钢、H型钢、钢管作为拉森钢板桩围堰的围囹和支撑。3.2.3拔桩拉森钢板桩是一种可回收的支护结构，深基坑开挖、回填施工结束后，还应及时将钢板桩拔除。拔桩关键是控制拔桩时间、基本顺序。做好地基沉降、位移风险的防控。1）施工人员可启动拔桩设备，用拔桩端口夹住钢板桩顶端，然后左右晃动约2 min后，待桩身周围土体松动后，加大拔桩压力，缓慢将其拔起。拔桩期间，应持续关注拔桩机的运行参数、负荷状态。2）拔桩起点、顺序是拉森钢板桩施工控制的关键。对于围护为钢板桩墙的封闭式结构，首个拔桩点（拔桩起点）应和第2个拔起的钢板桩间隔5根左右。拔桩的工艺要点是通过振打、振拔的方式，减少拔桩时的摩擦力。比如，用拔桩设备夹住板桩顶端并锁口后，还需同时进行振动。拔桩摩擦力过大时，需用柴油锤下振桩体，桩体移动约100300 mm后，将其振动拔出。一般情况下，引拔阻力超出标准时，施工人员可采用间歇振打方式拔桩，单次振动时间为15 min，连续性振动时间应控制在1.5 h以内。3.2.4支护监测应用拉森钢板桩后，相关人员在深基坑施工期间还应做好支护监测工作，及时排查钢板桩支护时的施工安全风险。1）布设水准仪、经纬仪等监测仪器，主要监测内容包括钢板桩沉降、顶点位移。施工人员可在各个区域设置监测点位，持续地测量记录钢板桩地面水平位移、沉降量。通常情况下，支护区域每5 m需设置1个监测点5。除此之外，还应对深基坑施工活动进行监测，并坚持实时监测原则，保证监测数据的精度和完整性。2）基础支护、开挖施工作业中，施工人员还应监测支护承台的水平位移、沉降量，监测数据应反馈地基开挖时地面结构、支护承台、围护结构的变化数据，以及钢板桩围护结构的Engineering Design of the Ground基础工程设计17Construction&DesignForProject工程建设与设计稳定性。根据监测数据，相关人员可借此调整基坑开挖、支护方案，控制位移、沉降量，使施工质量偏差控制在合理范围内。4深基坑拉森钢板桩支护施工的注意事项4.1桩体倾斜问题打桩结束后，由于深基坑支护区域的场地有限，开挖设备、运土车辆和拉森钢板桩的位置相近，产生荷载后，容易导致钢板桩顶部侧移，存在侧倾情况。上述建筑项目的基坑区域属于软土地区，地面荷载、设备反复碾压后，地面沉降、桩端侧移风险较大。因此，还应提前根据拉森钢板桩的分布区域、深基坑开挖区域，规划设计施工车辆、设备的行驶区域，使其和基坑支护区域保持距离，随后合理设计钢板桩嵌固深度，保证钢板桩嵌固深度符合支护要求。必要时，可在四周区域采用钢板桩支护，基坑底部通过压密注浆的方式确保地基开挖、后期施工时整体支护结构的稳定性。压密注浆作业可与基坑开挖作业配合进行，在拉森钢板桩支护的基础上，通过压密注浆可以在深基坑基底水压过大时，使深基坑围护结构达到施工期间的防水要求，压浆厚度应结合深基坑区域的土质条件确定。4.2钢板桩渗漏问题钢板桩渗漏问题在深基坑支护工程中较为多见，具体表现为基坑开挖后，拉森钢板桩身存在漏水、渗水情况。引起该问题的原因较多，使用旧拉森钢板桩、锁水位置咬合不到位、钢板桩围护不密实等都会导致桩身渗漏。比如，在打桩过程中，相邻钢板桩锁口密闭性不高时，锁扣接缝处就会出现漏水。因此，施工人员应用旧拉森钢板桩时，还需提前校正、修护钢板桩，打桩过程中加强桩身垂直度的控制。为保证钢板桩能够垂直打入，必要时，施工人员可提前布设围檩支架，同时在确定钢板桩锁口中心线位置后，在打桩方向的锁口位置设置卡板，使其密闭性符合防渗漏需求。转角区域的钢板桩，其桩身接缝处的封闭更为重要，可采用轴线封闭法、特制转角桩的方式，确保该区域桩身的密闭性。对于钢板桩支护转角桩，利用压密注浆提升其密实度时，还应严格控制注浆根数，一般为34根。深基坑内地下水位过高时，则需通过轻型井点降水方法进行基坑止水。井点降水是在基坑开挖前，预先埋设滤水管井，基坑开挖过程中，持续将地下水抽出，直至施工结束。4.3钢板桩拔出问题回收钢板桩时，容易出现深基坑回填结束以及钢板桩拔出后，基坑外半幅路面沉陷、基坑表面存在裂缝等问题。针对以上问题，施工人员在压入拉森钢板桩时，还应在桩身焊接注浆钢管，使其和钢板桩桩体进入土层。拔出时及时注浆，从而消除拔桩时产生的负压，同时能够填塞拉森钢板桩拔出后存在的空隙，避免深基坑开挖、回填后土质过于松散，有助于预防基坑外土层形变风险。另外，压入拉森钢板桩桩体时注浆，可以减小压桩阻力，提升打桩效率。4.4开挖后涌沙问题深基坑支护工程中，基坑开挖深度大于设计深度50%后，基坑支护结构会存在涌沙情况，尤其是在钢板桩接缝、转角区域。造成该现象的原因包括桩身打入精度不足、接缝密闭性不高、转角桩焊接质量不佳等。因此，施工人员应规范拉森钢板桩的打桩流程，加强桩身垂直度、嵌固深度的控制，同时提前测量桩身各项参数，发现弯曲变形情况时还应及时处理。按照钢板桩围护结构的整体设计，完善接缝区域的焊缝、注浆设计，保障钢板桩支护时整体结构相互连接的密封效果。焊接转角桩时，可直接采用异形板桩施工，同时根据现场情况，应用水玻璃、水泥浆、混凝土密闭处理转角接缝。5结语深基坑支护工程中，拉森钢板桩的运用不仅可以满足深基坑支护要求，还能重复利用支护材料、缩短工期、维护施工安全。应用拉森钢板桩时，施工人员应重点加强拉桩、拔桩等环节的质量控制，同时注意桩体倾斜、渗漏等风险隐患，做好施工管理工作，使深基坑支护工程顺利完工，保证建筑基础结构的施工质量和施工安全。【参考文献】1郭梅登.深基坑拉森钢板桩支护施工技术略论J.建材与装饰,2021(1):6-7.2苏三胜.深基坑应用拉森钢板桩支护的施工实践J.中国房地产业,2020(9):1-5.3蒋清清,周龙斌.深基坑围护中PC工法桩的应用实践分析J.工程技术研究,2022(8):3-9.4张洪彬,刘增喜,许红场.拉森钢板桩在沿海市政工程应用J.工程技术研究,2021(6):27-28.5徐寿政.公路工程施工中深基坑支护方式的分析探讨J.科技资讯,2021(33):71-73.【收稿日期】2023-03-0718