董曉澤，隋偉，高飛飛 ，郎志軍，李迅，張曉利

（中國建筑第七工程局有限公司， 河南 鄭州 450004）

0 引言

拉森鋼板樁在施工中有很大的優(yōu)勢，如防水性能好、施工周期短、施工簡便、強(qiáng)度大、重量輕等，不會(huì)受到環(huán)境變化的影響，它能夠暫時(shí)保持土壤水分，主要施工方式是振擊機(jī)和打樁機(jī)，使拉森鋼板樁在地面上不停地下沉，最后在地面上形成一道連續(xù)的平面墻。本工程雨污水溝槽土方開挖深度部分段落深度大于5 m，屬于超過一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，溝槽開挖深度范圍的土層主要為雜填土和面砂，地質(zhì)條件差，同時(shí)管道溝槽深度較大，且不同地段管道溝槽底的地質(zhì)條件不同，需根據(jù)不同的形式采用相應(yīng)的支護(hù)方式。因此，采用拉森鋼板樁進(jìn)行支護(hù)，但是拉森鋼板樁施工技術(shù)的應(yīng)用相對復(fù)雜及對專業(yè)性要求高，對現(xiàn)場施工的技術(shù)要點(diǎn)和質(zhì)量控制均有較高的要求，必須充分掌握拉森鋼板樁施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)。

1 工程概況

哈爾濱是中國緯度較高、氣溫較低的大城市，本工程位于黑龍江省哈爾濱市松北區(qū)，東至松浦大道，南至松花江，西至濱州鐵路線，北至中源大道。規(guī)劃139路（中源大道-規(guī)劃164路），支護(hù)長度為1 380 m，規(guī)劃140路，支護(hù)長度為983 m，包含完成道路、管線及附屬配套工程項(xiàng)目施工圖紙及工程量清單范圍內(nèi)包括項(xiàng)目實(shí)施、竣工驗(yàn)收、交付使用至后期，管線位于道路中心東側(cè)6.5 m處敷設(shè)，施工現(xiàn)場周圍地塊均已被區(qū)政府收儲(chǔ)，部分地塊正在開發(fā)建設(shè)中，施工過程中需要協(xié)調(diào)問題較多，本工程雨污水溝槽土方開挖深度部分段落深度大于5 m，并采用拉森鋼板樁進(jìn)行支護(hù)，它主要通過支護(hù)墻體發(fā)揮擋水擋土作用，通過支撐反力等外荷載來維持支護(hù)體系的平衡，在我國深基坑的施工過程中發(fā)揮著重要作用。

2 拉森鋼板樁支護(hù)的施工方法與工藝要求

2.1 工藝流程

雨污水管道支護(hù)施工工藝流程：測量放樣→清表→鋼板樁施工→管井降水→溝槽開挖→雨污水管道基礎(chǔ)施工→管道安裝→檢查井施工→閉水試驗(yàn)→溝槽回填→拔除鋼板樁。

2.2 測量放樣

按報(bào)批后的導(dǎo)線點(diǎn)，準(zhǔn)確放樣定出道路紅線及雨污水管道相鄰井室的位置及井室之間的管道敷設(shè)中線，根據(jù)設(shè)計(jì)開挖深度及地質(zhì)情況進(jìn)行邊坡控制?；A(chǔ)寬度加工作面寬度為開挖寬度，并用白灰做好標(biāo)記，便于開挖。清除道路紅線范圍內(nèi)的全部建筑垃圾，機(jī)動(dòng)車車道范圍內(nèi)所有的雜填土、種植土、耕土及不適合當(dāng)作路基持力層的土等。

2.3 鋼板樁施工

2.3.1 支護(hù)、支撐結(jié)構(gòu)選型

（1）管道溝槽支護(hù)形式一。本工程根據(jù)溝槽開挖深度，對于溝槽深度H＜4.5 m處采用1∶0.33放坡開挖的方式進(jìn)行施工。

（2）管道溝槽支護(hù)形式二。溝槽深度4.5 m≤H≤ 6.0 m，采用9 m長的“Ⅳ”形拉森鋼板樁加一道內(nèi)支撐進(jìn)行溝槽支護(hù)，鋼板樁之間采用400 mm×400 mm× 13 mm×21 mm 的“H”形鋼腰梁進(jìn)行連接，支撐采用400 mm× 400 mm×13 mm×21 mm的 “H”形鋼支撐，支撐距自然地面清除雜填土后標(biāo)高下0.5 m處。

（3）管道溝槽支護(hù)方式三。溝槽深度為6.0 m＜H≤8.0 m，鋼板樁之間采用400 mm×400 mm×13 mm×21 mm的“H”形鋼腰梁進(jìn)行連接，支撐采用400 mm×400 mm× 13 mm×21 mm的“H”形鋼支撐，采用12 m長的“Ⅳ”形拉森鋼板樁加兩道內(nèi)支撐進(jìn)行溝槽支護(hù)，第一道支撐距自然地面清除雜填土后標(biāo)高下0.5 m處，第二道支撐在溝槽基底以上3.8 m處（見圖1）。

圖1 溝槽支護(hù)剖面圖（尺寸單位：mm；高程單位：m）

2.3.2 本工程投入的拉森鋼板樁的參數(shù)

經(jīng)過對比，本工程投入的拉森鋼板樁采用“Ⅳ”形拉森鋼板樁，高170 mm、寬400 mm、厚15.5 mm，截面面積為242.5 cm2/m，理論重量為76.1 kg/m，拉森鋼板樁之間用400 mm×400 mm×13 mm×21 的“H”形鋼圍檁進(jìn)行連接，圍檁與每根拉森鋼板樁之間空隙需打入木楔抵緊。管道兩側(cè)1.5 m處通過H型鋼斜撐進(jìn)行加固，管道兩側(cè)通過“H”形鋼支撐進(jìn)行加固，圍檁、鋼支撐、斜撐均為“H”形鋼，尺寸為高400 mm，寬400 mm，腹板厚13 mm，翼板厚21 mm，理論重量為172 kg/m，截面面積為219.5 mm2，管道安裝需調(diào)整對撐間距并及時(shí)回頂。

2.3.3 鋼板樁支護(hù)施工工藝及施工程序

2.3.3.1 前期準(zhǔn)備工作

首先，施工單位和相關(guān)施工技術(shù)人員要嚴(yán)格按照項(xiàng)目的實(shí)際要求，充分了解掌握施工內(nèi)容和場地環(huán)境等問題，對地質(zhì)和周邊環(huán)境進(jìn)行實(shí)地勘察，因地制宜地制定科學(xué)合理的技術(shù)路線，同時(shí)要清楚地了解地下管線的分布和走向，制定出因地制宜、安全可行的施工方案和施工圖紙，對于可能出現(xiàn)的問題要全方位、多角度進(jìn)行分析、預(yù)判，做好相應(yīng)的應(yīng)對措施；其次，施工單位在施工過程中所使用到的材料和設(shè)備要進(jìn)行質(zhì)量和安全性的檢查工作，對于存在問題的材料和設(shè)備要及時(shí)地更換與維修；最后，施工單位需要在施工前對施工現(xiàn)場及周圍環(huán)境進(jìn)行清理和安裝警戒設(shè)備，保障施工如期、安全進(jìn)行，將對周圍人民生活的影響降到最低（如圖2）。

圖2 鋼板樁施工步驟

2.3.3.2 鋼板樁施打

①振錘。在進(jìn)行鋼板樁的施打時(shí)，施工人員可以通過振錘完成作業(yè)，能減少對地下管線或已有的建筑帶來的損害。施工人員只有先做好支護(hù)樁中線的測量工作才能進(jìn)行鋼板樁的施打。鋼板樁作業(yè)較為隱蔽，每一根鋼板樁的質(zhì)量都必須得到保證，因此相關(guān)檢測人員必須反復(fù)檢驗(yàn)鋼板樁的質(zhì)量，做好質(zhì)量檢查工作。同時(shí)，要在鋼板樁的施打之前將油脂涂抹在鎖口內(nèi)部，為之后的工作帶來便利。②控制樁身的傾斜角度。施工人員在進(jìn)行鋼板樁的施打時(shí)，要合理控制樁身的傾斜程度，在合理的范圍內(nèi)進(jìn)行施打，如果角度出現(xiàn)偏差要及時(shí)調(diào)整，偏差過大則需要重新施打，才能保證鋼板樁的質(zhì)量安全。③利用屏風(fēng)式施打方式。施工人員在施打時(shí)可以采用屏風(fēng)式施打方式，避免鋼板樁出現(xiàn)完全傾斜等現(xiàn)象，保證施打的精準(zhǔn)程度。屏風(fēng)式施打方式將鋼板樁打入導(dǎo)架內(nèi)部，再通過導(dǎo)架和樁構(gòu)成屏風(fēng)形狀，再進(jìn)行施打作業(yè)，施打時(shí)可以先將屏風(fēng)兩端的鋼板樁進(jìn)行施打，保證其垂直度，再利用電焊方式確保其穩(wěn)固，如果鋼板樁兩端打設(shè)好的樁出現(xiàn)了逆向傾斜，工作人員應(yīng)正向順序施打，反之則采取逆向施打，如果屏風(fēng)兩端鋼板樁垂直角度適當(dāng)，施工人員可以通過往復(fù)順序進(jìn)行施打工作。此外，施工單位還可以安排專門的人員進(jìn)行定期檢查，確保鋼板樁的質(zhì)量安全［1］。

2.3.3.3 鋼圍檁安裝

使用25 t吊車占于距基坑大于3 m位置，進(jìn)行鋼圍檁的安裝工作，現(xiàn)場設(shè)置吊裝指揮人員要認(rèn)真檢查吊具，不得使用損壞和存在安全隱患的吊具，吊點(diǎn)與吊具間連接牢靠，指揮人員指揮時(shí)要慢吊緩放，指揮口令清晰，動(dòng)作準(zhǔn)確標(biāo)準(zhǔn)。托架安裝完畢后，隨即進(jìn)行圍檁安裝，一般采用吊車進(jìn)行圍檁吊裝，圍檁先安放在托架上，施工人員調(diào)整鋼圍檁與樁結(jié)構(gòu)密合。鋼支撐架設(shè)與基坑開挖是深基坑施工密不可分的兩道關(guān)鍵工序，鋼支撐架設(shè)的時(shí)間、位置直接關(guān)系到深基坑的穩(wěn)定性，鋼支撐架設(shè)必須滿足設(shè)計(jì)要求，基坑土石方開挖至支撐下0.5 m時(shí)，應(yīng)及時(shí)架設(shè)支撐，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)提前接受支撐反力的作用，鋼支撐的架設(shè)采用人工配合履帶吊進(jìn)行安裝，施工中保證鋼支撐與圍護(hù)結(jié)構(gòu)垂直。鋼圍檁分節(jié)逐段吊裝，人工配合吊機(jī)將鋼圍檁安放于鋼牛腿上，鋼圍檁上部采用拉筋將其與圍護(hù)樁拉結(jié)，鋼圍檁之間連接鋼板應(yīng)焊接牢固，焊接完后應(yīng)檢查有無漏焊虛焊現(xiàn)象，圍檁背后空隙需用鋼板填充緊密。

2.3.3.4 鋼牛腿施工

根據(jù)支撐設(shè)計(jì)的底標(biāo)高和位置進(jìn)行開挖，嚴(yán)格控制開挖深度，不得超挖，圍檁和支撐位置露出后，由測量人員測放圍檁標(biāo)高，焊接安裝圍檁托架，鋼牛腿采用1根20#槽鋼拼接拼焊成，焊后的鋼牛腿應(yīng)保證兩直角邊相互垂直，并有足夠的穩(wěn)定性，不得出現(xiàn)歪扭等現(xiàn)象。

2.3.3.5 支護(hù)方案設(shè)計(jì)

支護(hù)方案設(shè)計(jì)需要考慮挖深、地質(zhì)、地理環(huán)境等相關(guān)因素，以便于施工、安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理為支護(hù)方案選定的基本原則。與他支護(hù)形式比較 ，拉森鋼板樁優(yōu)勢更明顯：①系統(tǒng)材料具有復(fù)雜性特征，工序簡單，施工簡便，容易控制質(zhì)量。應(yīng)用鋼板樁材料會(huì)對材料復(fù)雜性特征簡化。②工期明顯縮短，同時(shí)能夠提高施工質(zhì)量。③可實(shí)現(xiàn)止水、擋土支護(hù)功效，具有較好的止水效果。④環(huán)保效果明顯，進(jìn)而會(huì)使得混凝土與土量明顯減少，可達(dá)到土地資源保護(hù)的目的。⑤鋼板樁應(yīng)用不會(huì)受到惡劣環(huán)境的影響，應(yīng)用價(jià)值較高。⑥應(yīng)用拉森鋼板樁，對空間要求相對較低。但是值得注意以下幾個(gè)方面：其一，過黏、過硬土質(zhì)會(huì)造成鋼板樁很難拔出或打入。其二，深坑或大坑需要型鋼加強(qiáng)做組合樁，或加強(qiáng)支撐力度。其三，無法應(yīng)用較近基坑周邊建筑物時(shí)，會(huì)大范圍振動(dòng)鋼板樁，影響周邊建筑物安全。

2.3.3.6 支撐體系安裝施工要點(diǎn)

首先，支撐的安裝與土方施工緊密結(jié)合，在土方挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高的區(qū)段內(nèi)，及時(shí)安裝支撐，每處工況挖土及鋼支撐的安裝時(shí)間不得超過8 h，按時(shí)限施加支撐預(yù)應(yīng)力，還要嚴(yán)格控制支撐端部的中心位置且與支護(hù)結(jié)構(gòu)面垂直，接觸位置應(yīng)平整，使之受力均勻［2］。其次，橫撐按每節(jié)長度進(jìn)行分節(jié)，同時(shí)配備部分長度不同的短鋼，所有支撐連接處，均墊緊貼密，在架設(shè)之前，要對每道支撐兩端的受力點(diǎn)準(zhǔn)確定位，并在現(xiàn)場明確標(biāo)示。鋼支撐與圍護(hù)樁正交，斜撐和角撐要確保剪力塊角度與斜置角度一致。最后，鋼支撐位置標(biāo)高允許偏差30 mm，水平位置允許偏差30 mm，支撐的撓曲度不大于支撐長度的1/1 000，支撐端面與軸線垂直偏差控制在1.5 mm以內(nèi)，鋼支撐的軸線偏心不大于20 mm。支撐安裝完畢后，應(yīng)及時(shí)檢查各節(jié)點(diǎn)的連接狀況，鋼支撐兩端應(yīng)有可靠的支托或吊掛措施，嚴(yán)防因維護(hù)結(jié)構(gòu)變形或施工撞擊而產(chǎn)生脫落事故。

2.3.3.7 鋼支撐安裝及防墜落措施

基坑開挖應(yīng)遵循“開槽支撐、先撐后挖”的原則，鋼支撐安裝時(shí)間不得超過16~20 h，鋼支撐、鋼圍檁應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的規(guī)格、尺寸加工，并在安裝使用前按《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50205）規(guī)定進(jìn)行檢測，鋼支撐安裝前，施工單位應(yīng)對三角托架和鋼支撐支托的焊縫，按《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50205）的規(guī)定進(jìn)行檢測，鋼支撐防墜落措施用的鋼絲繩必須套在鋼支撐端頭處，嚴(yán)禁將鋼絲繩套在鋼支撐活動(dòng)端的活絡(luò)頭上［3］。

2.3.3.8 拔樁

在進(jìn)行拔樁操作時(shí)，一定要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案中的內(nèi)容進(jìn)行合理的拆除，嚴(yán)格遵循主要的拆除順序，在拆除完成后要馬上進(jìn)行基坑的回填工作，并且指派專業(yè)人員負(fù)責(zé)現(xiàn)場的監(jiān)督及管理，將安全意識(shí)落實(shí)到不同工作環(huán)節(jié)中，避免出現(xiàn)沉降和坍塌的問題，逐漸提高現(xiàn)場的施工水平，在拔樁結(jié)束之后，其中的材料要進(jìn)行妥善的處理，例如在現(xiàn)場中設(shè)置相對應(yīng)的材料堆放區(qū)域之后，再對樁孔進(jìn)行灌漿操作，避免對結(jié)構(gòu)功能造成一定的影響。監(jiān)理人員在實(shí)際工作中要做好全過程的監(jiān)督及管理，落實(shí)精細(xì)化的原則，提高整體的監(jiān)理效果。

3 拉森鋼板樁技術(shù)的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益

3.1 社會(huì)效益

拉森鋼板樁能夠向地下直接打入，振動(dòng)捶打樁設(shè)備、履帶吊裝設(shè)備在該過程均發(fā)揮作用，可以在短時(shí)間內(nèi)形成封閉的圍護(hù)體系，且不會(huì)被齡期所限制，大大縮短了工期。與此同時(shí)，所產(chǎn)生的廢棄物、廢氣量極少，資源消耗減少，對環(huán)境保護(hù)具有十分重要的意義。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

圍護(hù)選用超長拉森鋼板樁，具有止水、擋土效果，能夠?qū)崿F(xiàn)“一樁兩用”的效果，同時(shí)能夠提高地下施工質(zhì)量，拔出樁后能夠再次使用，可實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)目的，具有環(huán)保、節(jié)能功效，較之水帷幕支護(hù)、傳統(tǒng)的灌注排樁方式，該方式能夠降低支護(hù)造價(jià)，經(jīng)濟(jì)效益較高。

4 結(jié)語

綜上所述，雨污水管網(wǎng)改造工程深基坑支護(hù)中應(yīng)用拉森鋼板樁的優(yōu)勢與效果是值得肯定的，整個(gè)施工過程相對簡單，而且成本較低，值得大力推廣應(yīng)用。后續(xù)要在拉森鋼板樁施工技術(shù)的應(yīng)用方面加大研究力度，重點(diǎn)明確各個(gè)施工步驟的要點(diǎn)和難點(diǎn)，并掌握更多施工質(zhì)量控制的方法，力求發(fā)揮出拉森鋼板樁的最大效能，使其廣泛應(yīng)用于雨污水管網(wǎng)改造工程深基坑支護(hù)施工。