劉 超

中交第四公路工程局有限公司

1 引言

拉森鋼板樁作為一種基坑支護(hù)的圍擋結(jié)構(gòu)，其綠色環(huán)保和施工便捷的優(yōu)勢(shì)也在應(yīng)用中越發(fā)明顯，在一些大型的圍堰工程、管道鋪設(shè)及溝渠開挖等作業(yè)中，拉森鋼板樁經(jīng)濟(jì)合理的特性展露無(wú)遺。鑒于此，文章結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，對(duì)拉森鋼板樁在東北地區(qū)某綜合管廊工程中的應(yīng)用予以分析。

2 工程背景

2.1 建設(shè)情況

本工程為地下綜合管廊深基坑施工項(xiàng)目，全長(zhǎng)2.61km，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括綜合管廊的主體結(jié)構(gòu)、管廊內(nèi)各專業(yè)管線預(yù)埋預(yù)留設(shè)施以及附屬設(shè)施等。其中管廊結(jié)構(gòu)分水電艙、熱力/污水艙及燃?xì)馀撊N類型，并根據(jù)工程要求特在沿途設(shè)置2處交叉口管廊和3處給水電力通信管線引出口以及7處熱力及燃?xì)夤芫€引出口，全線均為明挖作業(yè)。

2.2 地質(zhì)水文條件

由于項(xiàng)目施工場(chǎng)地土質(zhì)不均勻且所屬地層呈復(fù)雜多樣性，因此土質(zhì)由上到下依次為人工素填土、黃土狀土、中粗細(xì)砂和礫砂以及灰褐色的黃土。其中人工填土（Q4ml）以黏性土為主分布廣泛，并含大量植物根莖和磚瓦殘余塊狀，而黃土狀土（Q4al+pl）為非自重濕陷性黃土，濕陷性等級(jí)為輕微級(jí)別，主要構(gòu)成部分為粉土且含有粉砂和云母等雜質(zhì)；中細(xì)砂排列較為密集并以長(zhǎng)石和云母為主且飽和度差，但作為最下層的灰褐黃土質(zhì)均勻、結(jié)構(gòu)緊密并具備黏性，可塑狀態(tài)佳。上述地質(zhì)情況是管廊施工選擇拉森鋼板樁作為支撐結(jié)構(gòu)的因素之一。

3 拉森鋼板樁結(jié)構(gòu)特性分析

在地下管廊工程建設(shè)中，用拉森鋼板樁作為深基坑的支護(hù)圍擋結(jié)構(gòu)是極為典型的方法，其要得到寬闊施工場(chǎng)地的支持，具有效率高、成本低等多重特點(diǎn)，在場(chǎng)地足夠?qū)掗煏r(shí)有利于該項(xiàng)技術(shù)的支護(hù)作業(yè)順利開展。體型不重且便于搬運(yùn)，加之強(qiáng)度和隔水性能極佳，使該結(jié)構(gòu)的板樁被運(yùn)用于防洪、塌方塌陷抑或流沙等時(shí)效性很強(qiáng)的事故中。此外，拉森鋼板樁可重復(fù)利用的特點(diǎn)使其兼具環(huán)保特性，并在施工速度和縮短工期等方面彰顯出非常高的優(yōu)勢(shì)，加之其受外界因素影響不大等優(yōu)勢(shì)，被技術(shù)人員操作甚廣，圖1為拉森鋼板樁斷面示意圖。

圖1 拉森鋼板樁斷面示意圖

4 拉森鋼板樁支護(hù)方案與施工

4.1 方案部署

項(xiàng)目受限于地質(zhì)條件、周邊環(huán)境及開挖深度等因素的制約，經(jīng)實(shí)際勘察后，技術(shù)人員決定用拉森鋼板樁結(jié)合鋼水平對(duì)撐的方式作為本次地下綜合管廊深基坑施工中的支護(hù)形式，降排水作業(yè)則采用明排的方式分段作業(yè)展開，以達(dá)到支護(hù)和止水相結(jié)合的完美效果。項(xiàng)目周邊附有新建道路和附屬管線等鋪設(shè)地況較為復(fù)雜，前期可勘測(cè)出的地下水位埋深在3.5m～6.8m之間，基坑開挖深度可達(dá)7.5m，其中交叉路口的基坑開挖深度可至12m～13.5m，屬典型的深基坑施工類型，因此施工作業(yè)中還可運(yùn)用灌注樁結(jié)合鋼水平對(duì)撐的方式，再加之頂層的預(yù)應(yīng)力錨索對(duì)基坑頂部展開后續(xù)的混凝土的噴射工作。

4.2 降水處理

基坑作業(yè)中常伴有坑內(nèi)出水的現(xiàn)象，如不及時(shí)采取治理措施會(huì)直接影響到后續(xù)作業(yè)的順利開展，故降水作業(yè)是深基坑施工中的關(guān)鍵性工作之一。就本項(xiàng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況而言，降水成井的深度大概在17m～18m，降水井鉆孔外直徑在Φ620mm并沿用Φ300mm的預(yù)制無(wú)砂混凝土管開展降水作業(yè)。但需要注意降水井的位置和數(shù)量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提前試井得出的實(shí)際情況而隨時(shí)調(diào)整，降水井設(shè)置的最佳位置在基坑的頂部和底部這兩處，并以20m的距離為間隔，保證降水井的作用發(fā)揮到最大。地下管廊工程中深基坑降水井布置情況如圖2所示。

圖2 管井降水結(jié)構(gòu)示意圖

4.3 拉森鋼板樁施工

4.3.1 鋼板樁材質(zhì)的選擇及檢驗(yàn)工作

在基坑支護(hù)施工前，為達(dá)到更好的支護(hù)效果，技術(shù)人員要認(rèn)真篩選并檢驗(yàn)拉森鋼板樁的材質(zhì)，檢驗(yàn)方式是從外觀和物理力學(xué)這兩方面逐一展開。首先外觀方面，針對(duì)所運(yùn)用到施工中的拉森鋼板樁應(yīng)剔除掉表面的不足與缺陷，長(zhǎng)寬厚以及平直度等各尺寸要符合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定，物理力學(xué)檢驗(yàn)方面是要對(duì)其化學(xué)成分展開細(xì)致分析，包括鋼板樁構(gòu)件的拉伸度、彎曲度以及延伸率和鎖口的韌度，并將檢驗(yàn)后得出的結(jié)果與設(shè)計(jì)規(guī)范的數(shù)值進(jìn)行比擬，問(wèn)題不大便可用于施工。

另外受冷熱軋成型方式的影響，拉森鋼板樁的型號(hào)多達(dá)好幾種，本工程中，技術(shù)人員根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，特將U型熱軋鋼板樁作為基坑支護(hù)的施工材質(zhì)，鋼板樁的長(zhǎng)寬高分別定在13m×0.42m×0.18m，其中腹板的厚度在15mm上下，更便于施工。

4.3.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

（1）施工流程。鋼板樁校驗(yàn)及校正→板樁放線定位→挖溝槽→鋼板樁插入和預(yù)打→沉打鋼板樁→土方開挖至支撐標(biāo)高以下0.6m處→支撐安裝→土方開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高→管廊結(jié)構(gòu)施工→管廊側(cè)壁回填→拆除支撐→拔除板樁→樁孔回填。

（2）沉樁。該項(xiàng)工作需借助特定的機(jī)械設(shè)備來(lái)完成，即履帶式挖掘機(jī)和DZ45A型的振動(dòng)錘，具體施工方法如下：

確定鋼板樁的軸線距離，將導(dǎo)向樁以每根間隔的距離依次排開，也可將鋼板樁直接當(dāng)導(dǎo)向樁運(yùn)用并做好記號(hào)，方便施工人員在打樁時(shí)運(yùn)用導(dǎo)線來(lái)精確控制鋼板樁的軸線。

根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，沉樁施工的方法為屏風(fēng)打入法，此工法的優(yōu)勢(shì)在于打入精確度高且利于鋼板樁之間的封閉及合攏，還可杜絕板樁在沉降時(shí)發(fā)生屈曲、扭轉(zhuǎn)、傾斜和墻面凹凸等現(xiàn)象。操作時(shí)首先把10～25根左右的鋼板樁以成排的方式插入導(dǎo)架內(nèi)部使其呈現(xiàn)屏風(fēng)狀，之后展開施打工作，并將屏風(fēng)墻兩端部的一組鋼板樁打至初始設(shè)計(jì)標(biāo)高或一定的深度內(nèi)，在控制垂直度的同時(shí)用電焊固定，并在中間按順序分1/4或1/3板樁的高度持續(xù)打入；其次是待每根板樁到達(dá)初始標(biāo)高位置時(shí)，用工字鋼把鄰近的板樁以焊接的方式固定并保證其成為一排，降低打樁時(shí)引起的下沉現(xiàn)象；最后是挖土、吊運(yùn)、綁鋼筋及混凝土澆筑這幾項(xiàng)基礎(chǔ)施工作業(yè)，在整個(gè)過(guò)程中要杜絕碰撞支撐和拆除支撐的現(xiàn)象，也要注意支撐點(diǎn)上出現(xiàn)切割及點(diǎn)焊等情況，這樣會(huì)不利于樁孔的后續(xù)回填作業(yè)。

打樁。打樁作業(yè)前要從里到外對(duì)鋼板樁展開檢查，確定板樁的立面平直形狀以及鎖口的合格程度，如遇鎖口不合的地方需立刻修整直到其合格為止才可運(yùn)用，并在此期間在鋼板樁的鎖口周邊及內(nèi)里涂滿油脂，以加強(qiáng)鋼板樁在打入和拔出時(shí)的穩(wěn)固性，最后將樁尖處的凹槽底部全部封住，杜絕如泥土等雜質(zhì)因打樁時(shí)的擠壓而黏入到鎖口處，造成板樁的不穩(wěn)。

4.4 拉森鋼板樁施工中易出現(xiàn)的問(wèn)題及處治措施

在地下管廊深基坑開挖過(guò)程中，運(yùn)用拉森鋼板樁技術(shù)作為深基坑的支護(hù)形式，作業(yè)中也會(huì)遇到像沉樁困難、帶樁下沉及樁身傾斜和拔樁困難等技術(shù)難題，這對(duì)施工人員來(lái)說(shuō)是一個(gè)不小的考驗(yàn)。就樁身傾斜方面，如遇此類型狀況需立刻停止一切作業(yè)并對(duì)其產(chǎn)生的原因展開分析，如果是因小塊石或障礙物導(dǎo)致樁頭受力不均勻樁位發(fā)生了位移，要借助設(shè)備儀器糾正數(shù)值，以保證樁身的垂直度在初始設(shè)計(jì)范圍值內(nèi)，科學(xué)合理地處理所遇到的問(wèn)題，確保拉森鋼板樁施工順利。

除上述之外，在具體的拉森鋼板樁施工流程中，施工人員也可通過(guò)土方開挖的方式合理控制卸荷。因項(xiàng)目為地下管廊工程，鋼板樁會(huì)出現(xiàn)外側(cè)土壓過(guò)大的現(xiàn)象，這就需要控制其外側(cè)寬和高都在3m范圍內(nèi)，挖除土方以達(dá)到降低壓力和卸荷的實(shí)際效果，待管廊基坑內(nèi)部的磚胎膜作業(yè)竣工后可按初始設(shè)計(jì)要求將其進(jìn)行回填，這樣可以保證基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，同時(shí)增強(qiáng)支護(hù)體系的安全。但需要注意的是，在土方開挖作業(yè)中施工人員要隨時(shí)觀察并監(jiān)測(cè)拉森鋼板樁周圍的水文和地質(zhì)變化情況，在可能存在沙質(zhì)土和粉質(zhì)黏土的特殊地層中，要詳細(xì)記錄鋼板樁的沉降變化，一旦發(fā)生與初始設(shè)計(jì)規(guī)定數(shù)值不符等情況及時(shí)處理，確保整個(gè)過(guò)程的施工安全。為方便起見(jiàn)，沉降觀測(cè)點(diǎn)可設(shè)在完工后的鋼板樁上方約10m的位置，每天分批次對(duì)其展開包括水平位移變化在內(nèi)的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)工作，也可用全站儀對(duì)其展開檢驗(yàn)以及復(fù)查，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在此次的城市地下綜合管廊深基坑施工中采取的是拉森鋼板樁施工工法，其特點(diǎn)在于施工效率高、經(jīng)濟(jì)效益顯著以及可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)。本文以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況為基本依據(jù)，提出相適應(yīng)的基坑開挖拉森鋼板樁施工支護(hù)技術(shù)，并采取相關(guān)輔助措施，所得施工結(jié)果與預(yù)期相符，且施工全程均未發(fā)生任何安全事故，該技術(shù)具有較好的應(yīng)用效果。