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1、1/7 深基坑围护中的拉森钢板桩围堰施工 熊 凯（中铁二十四局沪杭铁路客运专线标）摘要：在常见的桥梁墩台深基坑施工中，拉森钢板桩围堰是经常使用的基坑支护方式。具有施工周期短，钢板桩可以租用，来源简单，支护稳定安全，成本低的优点。尤其适合于基坑深度在 10m 以内，地质条件差，地下水位高，基坑面积不大的情况的工程。本文根据沪杭客专虹桥动车所特大桥实际施工经验，简要介绍其施工方法及注意事项。关键词：拉森钢板桩围堰，内支撑，封底混凝土。1.工程概况 虹桥动车所特大桥位于上海市嘉定区内，全长 804.91m，共 24 个桥墩，其中 12#为水中墩。墩身位于张正浦河，河宽约 60m，水深约 56m，水流
2、较缓，河道淤泥深约 1.52.5m。12#墩承台平面尺寸为 7.5m9.1m，高 3m。采用筑岛后施工钻孔桩，由于上海地区土质情况较差，地下水位高，开挖基坑时采用钢板桩围堰进行基坑围护。2.施工方案选定及计算结果 12#墩基坑开挖深度 7.9m，拟选用 15m 长 SP-型拉森钢板桩施工，为保证有足够的施工空间，围堰距承台边缘 1m。采用四道内支撑，为施工方便，内支撑采等间距布置，上下间距 2.0m。第 1 道支撑与围堰顶齐平，内支撑采用 40B 槽钢双拼焊接，做四角斜撑以避免与墩身施工冲突，钢板桩围檩采用工 40A 工字钢，围堰高出地面 0.5m 隔断地表水。钢板桩围堰布置形式见下图 原土质
3、为粘土，容重取 18KN/m3，内摩擦角0=15。拉森型钢板桩，其主要技术参数为：W=2200cm3，截面积 A=236cm2。围檩及内支撑采用 40A 工字钢施作，主要计算参数为 W=1090cm3，截面积 A=86.1cm2。用理正深基坑 6.0软件建模计算得 2/7 、钢板桩围堰安全情况计算如下 计算项目 计算得出安全系数 规范要求安全系数 是否符合要求 备注 抗倾覆 1.402 1.2 是 抗隆起 2.19 1.2 是 普朗德尔公式 抗隆起 2.488 1.15 是 太沙基公式 隆起量/28mm/承压水 1.2 1.05 是 嵌固深度 7.1m 7.7m 是 、钢板桩围堰各构件受力计算
4、结果如下 A、钢 板 桩 的 最 大 弯 矩 为M=-454.6KN/m。（受负弯矩）B、钢板桩最大剪力 Q=306.4KN 见下图 C、围檩最大弯矩 M=2.8KN/m 见下图 D、围檩最大剪力 Q=2.533KN 见下图 3/7 E、内支撑最大弯矩 M=1.777KN/m F、内支撑最大剪力 Q=1.875KN 见下图 G、内支撑最大轴力 N=85.63 4/7 各构件内力计算结果见下表 序号 计算项目 材料技术参数 计算公式 计算结果 材料 屈服强度 Q235 钢材 结论 名称 数值 抗弯模量 W（cm3）截面积 A（cm2）A 钢板桩受最大弯矩(M)454.6KN.m 2200 236
5、=M/W 206.64MPa 210 MPa 合格 B 钢板桩受最大剪力(Q)306.4KN 2200 236=Q/A 35.58MPa 210 MPa 合格 C 围檩受最大弯矩(M)2.8KN.m 1090 86.1=M/W 2.57MPa 210 MPa 合格 D 围檩受最大剪力(Q)2.53KN 1090 86.1=Q/A 0.29MPa 210 MPa 合格 E 内支撑受最大弯矩(M)1.78KN.m 1090 86.1=M/W 1.63MPa 210 MPa 合格 F 内支撑受最大剪力(Q)1.88KN 1090 86.1=Q/A 0.22MPa 210 MPa 合格 G 内支撑受最
6、大轴力(N)86.65KN 1090 86.1=/()NA 10.59MPa 210 MPa 合格 计算结果得出结论是本方案符合要求。实际施工过程中，根据对围堰的观测，围堰比较稳定，保证了施工安全，也验证了计算结果 3.钢板桩围堰施工 3.1 钢板桩的选用 本工程采用强度和刚度较高的 SP-型拉森钢板桩，选用钢板桩长度为 15m。拉森钢板桩的质量是保证钢板桩围堰施工好坏与否的重要因素，因此施工前应选用合格的材料。1、施工前对钢板桩进行检查，整理出施工所需型号、规格、数量的钢板桩。为确保每片钢板桩的两侧锁口平行。同时，尽可能使钢板桩的宽度都在同一宽度规格内。对于超出偏差的钢板桩应尽量不用。2、整
7、理后在运输和堆放时尽量不使其弯曲变形，避免碰撞，尤其不能将连锁口碰坏。锁口通不过或桩身有弯曲、扭曲、死弯等缺陷。5/7 3、插打钢板桩之前须检查振动锤。振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门的检查，确保线路畅通，功能正常。且夹板牙齿磨损不宜太多。3.2 打入钢板桩 3.2.1 施工放样与定位 （1）将施工区域控制点标明并经过复核无误后加以有效保护。（2）在插打钢板桩前需设定位桩及定位横梁。定位桩采用钢管桩，四角布置，内外侧共 8 根。定位横梁也是钢板桩围堰的第一层围檩支护，采用工 40A 工字钢围檩。定位横梁安放在定位钢管四周侧，与钢管相连接。（3）、定位横梁的位置须严格遵照设定
8、的标高、位置布置。保证打出的钢板桩在一条直线上。在钢管桩露出地面部分刷上警告标志，防止车辆机械碾压，造成钢板桩锁口变形（4）插打钢板桩在第一层定位支承及下部槽钢安装完成后即可进行插打钢板桩施工。施工流程见下图 3.2.2 钢板桩打入施工流程 钢板桩从大里程围堰中心开始打入第一片钢板桩，然后逐步向两边插打，小里程围堰中心合龙。在插打过程中，加强测量工作，发现倾斜，及时调整，为保证插桩顺利合拢，要求桩身垂直。导梁为上下双层导梁，确保插打第一片钢板桩的垂直度。最初的一、二块钢板桩以导梁为定位、垂直插（此项工作应反复仔细校正钢板桩位，确保垂直）至设计标高。打设位置和方向要确保精度，以起到样板的作用。每
9、完成 3 米测量校正 1 次，确保在同一直线上。其余各钢板桩，则以已插好的钢板桩为准，起吊后人工扶持插入前一片钢板桩锁口，然后用振动锤振动下沉。插入桩位的钢板桩需紧靠导梁。插打一片或几片后，将已插好的钢板桩点焊固定于导梁上。整个施工过程中，要用锤球始终控制每片桩的垂直度，及时调整。调整工具有千斤顶、木楔、导链等。插打过程中，须遵守“插桩正直，分散即纠，调整合拢”的施工要点。插打钢板桩要充分采取止水措施，以防钢板桩围堰大量漏水。合龙段，到剩下最后一部分时，要先插后打，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉，使之合拢。合拢后，再逐根打到设计深度，在用倒链或滑车组对拉时不要过猛，以防止合拢段缝隙过大。钢板桩
10、合龙通过精确计算，确定龙口位置，采用配桩法合龙。配置相应规格的异形钢板桩，现场实测异形钢板桩的角度和尺寸，根据实际切割焊接异形钢板桩，以确保整个围堰的密封性。3.2.3 施工注意事项（1）导向桩打好之后，以横梁、槽钢焊接牢固，连接可靠。确保导向桩不晃动，以便打桩时提高精确度。（2）线桩插打，钢板桩起吊后人力将桩插入锁口，动作缓慢，防止损坏锁口，插入后6/7 可稍松吊绳，使桩凭自重滑入。（3）钢板桩振动插打到小于设计标高 40cm 时，小心施工，防止超深发生。（4）封口时，精确计算异形钢板桩的尺寸，确保止水质量。3.3 钢板桩的施工中遇到的问题及处理 在该工程施工中，钢板桩打拔施工中遇到一些难题
11、，采用了如下几点办法解决：（1）打桩过程中遇上筑岛的建筑垃圾或其它不明障碍物，导致钢板桩打入深度不够，则采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。（2）钢板桩在软泥质地段挤进过程中受到泥中块石或其它不明障碍物等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔 l.0m2.0m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石等障碍物被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。（3）钢板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄和宽度大于或小于标准宽度的板桩，异形桩可根据据实际倾斜度进行焊接加工；倾斜度较小时也可以用 卷扬机或葫芦和
12、钢索将桩反向拉住再锤击。（4）由于筑岛长期浸泡在水中，软泥质基础较软，施工发生将邻桩带入现象，采用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起，并且在施打当桩的连接锁口上涂以黄油等润滑济减少阻力。3.4 防渗与堵漏 本工程筑岛地下水位较高，可以预料到钢板桩围堰开挖时会发生渗水现象，为减少渗水，钢板桩施工及开挖时应做好防渗和堵漏措施。结合本工程特点，采用以下措施：钢板桩打入之前在锁口内涂以黄油、锯末等混合物。当锁口不紧密漏水时，用棉絮等在内侧嵌塞，外侧包裹一层防水彩条布，起到防水和减小水压力的双重效果。钢板桩围堰抽水过程中加强钢板桩的止水堵漏措施。抽水时同时在外侧水中漏缝处撒大量木屑或谷糠和炉渣的混合物，使
13、其由水夹带至漏水处自行堵塞，在桩脚漏水处，采用局部砼封底等措施。若漏水严重，堵漏困难时，在钢板桩外侧补打木桩围堰，木桩围堰内侧铺设彩条布，在彩条布与钢板桩围堰间填筑粘土进行封堵。钢板桩围堰施工完毕后，开挖基坑，边开挖边施做围堰内支撑，挖至基坑底标高后，若围堰涌水量较大，或基底翻砂隆起，应进行混凝土封底施工。施工封底混凝土时，先将用木板将钢板桩和垫层隔开，以便于日后拔桩。4钢板桩拔除 在墩身施工完毕后可以将钢板桩拔除。4.1 钢板桩拔除施工要点（1）钢板桩拔除采用振动锤，作业前对每个板桩的打入情况，作详细调查，以此判断拔桩作业的难易程度。（2）在墩柱浇筑完成后，进行支撑的切割工作，用 50t 履
14、带吊进行拔桩。（3）在内支撑全部拆除完成后，进行钢板桩的拔除。在拔桩时，采用振动锤进行拔除。先略锤击振动各拔高 12m，然后挨次将所有钢板桩均拔高 12m，使其松动后，再挨次拔除，对桩尖打卷及锁口变形的桩，可加大拔桩设备的能力，将相邻的桩一齐拔出。拔一根清理一根。并及时运走，以保证场地的清洁。4.2 拔桩注意事项（1）为防止将临近板桩同时拔出，宜将钢板桩和加固的槽钢逐根割断。（2）先割除钢板桩的支撑，然后再拔围堰钢板桩。（3）拔出的钢板桩应及时清除土砂，涂以油脂。变形较大的板桩需调直，完整的板桩要及时运出工地，堆置在平整的场地上。（4）将钢板桩用振动锤再复打一次，可克服土的黏附力。7/7（5）
15、按与打板桩顺序相反的次序拔桩。5结语与结论 通过对虹桥动车所出段线特大桥 12#墩深基坑的拉森钢板桩围堰施工，我部施工人员及技术人员对该施工方法有了比较深刻的认识，为后来施工的类似的深基坑钢板桩积累了经验，保证了沪杭客专虹桥动车的如期保质的完工。关于钢板桩施工在此有一些技术总结：（1）拉森钢板桩围堰适合一些砂类土，粘土，淤泥质土，总体来讲比较适合软土地基。（2）拉森钢板桩围堰因为防水性能好，施工简单快速，成本相对较低，对基坑壁支护效果好。对于地下水位较高的地区，面积不大的深基坑是一个比较好的选择。同时也适合水深 6m 以下的浅河道水中基坑维护。（3）拉森钢板桩围堰的入土深度及是否需要支撑，要通过验算进行。常用的计算方法有简明施工计算手册手算，或者采用基坑验算软件。验算软件常用的有理正基坑，计算比较方便。作为一种常用的支护方式，钢板桩围堰可能会越来越多的应用到工程施工领域。电话：