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拉森钢板桩支护方案
一、拉森钢板桩的特点                            
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一道连续的板墙，作为深基坑开挖的临时挡土、挡水围护结构。钢板桩结构具有质量轻、强度高、锁口紧密、水密性好、施工方便、施工速度快等优点。近年来随着经济建设和城市建设的快速发展，拉森钢板桩作为围护结构在民用、市政、桥梁、工业建筑的基础工程中得到了广泛应用。拉森钢板桩支护形式有悬臂式、锚拉式、支撑式等，本文结合工程实例论述支撑式拉森钢板桩在上海地区深基坑支护中的应用。
二、工程概况
xxxx先张法预应力混凝土管桩，共 228 个柱承台基础，纵向柱距7.5 m（局部为9.0m和6.0m），其中－5m及－6m的基坑共计46个，厂房钢结构安装完毕后在厂房中施工设备基础，其建筑面积458.3m，长33.7m，宽13.6m。基坑深为－5m，局部－7.0m）（见图1），根据基坑岩土工程报告、开挖深度和周边环境保护要求等，在保证安全的前提下，尽量做到经济合理、施工方便、缩短周期，采用支撑式拉森钢板桩进行支护，基坑采取通挖形式进行施工。  

三、工程地质条件
（1）拟建场地内普遍分布有第①1 层杂灰色填土，一般厚度约为1.5m，局部厚度约
2.7m。该层以黏性土为主，夹少量植物根茎、小石子及贝壳碎屑等细小杂物，土质松散且不均匀。基坑围护结构施工时，宜适当采取加强围护结构措施，基坑开挖时应加强验槽工作。
（2）本工程基坑最大开挖深度约为7.6 m，开挖施工所涉及的第①1 层、第①2 层、第②层、第③层、第③夹层及第④层，土性差异较大，且土质不均匀，设计、施工时宜注意其不利影响。
（3）粉性土及砂土的流砂问题。第③夹层为粉性土、砂土，在动水作用下易产生流砂、
管涌现象，故在基坑开挖前应采取降水措施，基坑围护结构应确保止水和隔水效果，以确保基坑施工安全。
（4）坑底回弹。本工程基坑底部位于第③层淤泥质粉质黏土及第④层淤泥质土层中，该层土土质软弱，易回弹，应注意土体回弹会对基坑支护结构、周围邻近已有建筑物、地下管线等产生不利影响，并及时进行基础底板浇注。
（5）软土流变。基坑开挖时，基坑周边及底部第③层淤泥质粉质黏土、第④层淤泥质
黏土具较明显触变及流变特性，受扰动土体强度极易降低，因此在开挖过程中应防止土体扰动。为防止上述现象出现，为提高坑底土体的抗剪强度，防止管涌、流砂或坑底隆起，增强基坑整体稳定性和抗倾覆稳定性，对基坑底采取压密注浆满堂加固。压密注浆采用P.O.42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为1∶1，注浆压力一般为0.50MPa～0.80MPa，为加速浆液凝固，可加入适量水玻璃；为提高浆液的均匀性和稳定性，可加入适量膨润土。  
四、施工工艺流程   
1、拉森钢板桩施工的顺序
根据施工图及高程放设沉桩定位线→根据定位线控设沉桩导向槽→整修平整施工机械
行走道路→打桩→上支撑→挖土→混凝土施工→填土→拔除钢板桩。
2、钢板桩打桩                                  
（1）钢板桩施工要正确选择“屏风式”打桩方法、打桩机械和流水段划分，以便使打设后的板桩墙有足够的刚度和良好的防水作用，且板桩墙面平直，以满足基础施工的要求，对封闭式板桩墙还要求封闭合龙。                                 
（2）此法是从一角开始逐块插打，每块钢板桩自起打到结束中途不停顿。因此，桩机行走路线短，施工简便，打设速度快。但是，由于单块打入，易向一边倾斜，累计误差不易纠正，墙面平直度难以控制。                                    
（3）先由测量人员定出钢板桩围堰的轴线，可每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，然后挂绳线作为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线，在轴向法向要求高的情况下，采用导向架。                                 
（4）单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大。在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过 2％，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。                        
偏差矫正：钢板桩打入时如出现倾斜和锁口结合部有空隙，到最后封闭合龙时有偏差，一般用异形桩（上宽下窄或宽度大于或宽度小于标准宽度的板桩）来纠正。                         
3、钢板桩的拔除                            
   （1）基坑回填后拔除钢板桩，拔桩前应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间，否则，由于拔桩的振动影响以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移，给已施工的地下结构带来危害，并影响邻近原有建筑物、构筑物或地下管线的安全。                    
（2）先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动 1 min～2 min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢地往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拔，如此反复可将桩拔出来。                              
    （3）拔桩时的注意事项。第一，拔桩起点和顺序：对封闭式钢板桩墙，拔桩起点应离开角桩 5 根以上。可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。第二，振打与振拔：拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振            活以减小土的黏附性，然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下 100 mm～300mm，再与振动锤交替振打、振拔。第三，对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，连续振动不超过1.5h。                    
五、常见质量问题的原因分析与防治措施
（1）渗漏和涌沙                              
①现象。基坑挖土过半时，发现钢板桩渗漏，主要在接缝处和转角处，有的地方还涌沙。                          
②原因分析。拉森钢板桩旧桩较多，使用前未进行校正修理或检修不彻底，锁水处咬合不好，以致接缝处易漏水。转角处为实现封闭合龙，应有特殊形式的转角桩，这种转角桩要经过切断焊接工序，可能会产生变形。打设拉森钢板桩时，两块板桩的锁口可能插对不严密，不符合要求。拉森钢板桩的垂直度不符合要求，导致锁口漏水。
③预防措施。旧钢板桩在打设前需进行矫正。矫正要在平台上进行，对弯曲变形的钢板桩可用油压千斤顶顶压或火烘等方法矫正。做好围檩支架，以保证钢板桩垂直打入和打入后的钢板桩墙面平直。防止钢板桩锁口中心线位移，可在打桩行进方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移。由于钢板桩打入时倾斜，且锁口结合处有空隙，封闭合龙比较困难，解决的办法一是用异形板桩 此法较困难）；二是采用轴线封闭法（此法较为方便）。
④治理方法。采用水玻璃水泥浆以阀管双液灌浆系统施工堵漏。
（2）拉森钢板桩侧倾和基坑底土隆起及地面裂缝
①现象。采用拉森钢板桩，开挖土方的挖土机及运土车辆设在地面钢板桩侧，开挖不久即发现钢板桩顶侧倾，坑底土隆起，地面裂缝并下沉。
②原因分析。这些钢板桩施工都在软土地区，设计的嵌固深度不够，因而桩后地面下沉，坑底土隆起是管涌的表现。在挖土作业时由于挖土机及运土车在钢板桩侧，增加了土的地面荷载，导致桩顶侧移。
③防治措施。钢板桩嵌固深度必须由计算确定，按《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120—1999）规定执行。挖土机及运土车不得在基坑边作业，如必须施工，则应将该项荷载计入设计中，以增加桩的嵌固深度。一般拉森桩施工时，压密注浆配合，四周有钢板桩支护，基底水压较大，为更好地防水，基底做压密注浆，其厚度按土质而定。另外钢板桩支护转角处连接不够紧密，宜发生流砂现象，故需进行压密注浆，注浆数量为 3～4 根。如地下水位较高时需进行轻型井点降水配合。
六、基坑支护监测
（1）基坑支护检测仪器
利用施工单位现有的水准仪和经纬仪进行钢板桩外地表沉降和钢板桩顶点水平位移测量。水准仪用于测量地面和开挖过程控制标高以及施工中的沉降，经纬仪用于测量在钢板桩顶不同位置的施工控制点的水平位移，主要是 CD 两轴主厂房柱基础水平位移和沉降观测。用监测数据反馈来调整处理施工中的突发情况。
（2）监测的布置和监测频率
①在进行主厂房柱基础施工中，只对支护系统进行监测经研究距离钢板桩顶部每 5 m 设置1个控制点，在基坑开挖前利用仪器测出控制点的坐标作为初始坐标值。监测点布设完成 后对原始值进行 2 次测量，以减小误差。基坑监测的频率随土方开挖进度和基坑变化情况作调整。基坑开挖过程中开挖频率不少于2次/d，开挖完成后开挖频率不少于1次/d。若观测的钢板桩顶部位移出现突变，观测次数要适当增加。当观测的位移趋于稳定时，观测间隔可延长。
②在设备基础支护施工中，主要要对CD两轴46～52线的柱承台基础进行水平位移及沉降观测，设置一个基准初始数据，柱承台基础监测的频率开挖前1次/d，开挖后2次/d。根据柱基础监测，在开挖第一层时位移较小，在开挖第二层时（基坑分2次开挖）位移较大，开挖完毕后柱基础基本处于稳定状态，在连续降雨的时候基础略有位移。一直监测至基础回填完毕。                   
七、经验总结
（1）基坑支护工程是随着对地下空间的不断利用开发而发展起来的一项施工技术，它涉及众多学科与工艺，具有很强的地区特点。上海地区作为典型的软土地区，基坑支护工程形成了自有的特点。随着新技术、新工艺的出现，基坑工程仍将继续不断发展、完善。                                     
（2）从厂房基础、设备基础工程选用拉森钢板桩作为－5.1m、－6.1m深基础支护结构应用的实际效果来看，使用钢板桩做基坑围护，具有施工进度快、安全、占地空间小等优点。此外，钢板桩可以重复使用，节省投资。                                
（3）采用钢板桩围护截渗和基底压密注浆封底，使基坑能迅速挖至预定高程，基坑面经处理后，即可浇筑底板的混凝土垫层，从而为下一阶段的施工创造了有利条件，不仅提高了工程进度，而且受雨季的影响较小，保证了整个工程的顺利进行。                  
（4）采用钢板桩支护，对周围环境影响较小。钢板桩施工简便，工序简单，质量容易控制，工期短，且现场整洁。                   
（5）在进行拉森钢板桩的支护施工中要特别注意地下水的影响。量提出了新的、更高的要求。与其他工程相比较，城市道路施工工程有三大特点：一是施工作业面狭窄，施工现场很难完全封闭交通，行人难以控制，再加上水、电、暖、气、通信、排污管道等各遇到有水的情况一定要采取有效措施进行堵塞，防止泥砂随渗水排出。遇到离建筑物较近，地质条件较差的地段，可以考虑打加密桩的方法，更有利于施工并防止泥水排出。