拉森钢板桩在城市管线基坑支护工程中的应用研究

顾 丰

(东北岩土工程勘察总公司)

1 工程概述

某城市管线工程建设起点为x=43 979.351，y=32 877.763终点为x=44 252.392，y=33 769.97，工程污水管管径为D500 ～D1 100 mm，总长4 474 m，预留支管管径为D300 ～D500，总长128 m;截污管管径为D300 ～D500，总长为152 m;其中包括顶管、拉管、钢板桩支护埋管等。按污水管埋设的最大深度为最不利因素计算，支护方案按设计图纸以5.8 m 深度进行设计基坑支护，基坑施工段支护总长度约3 438.6 m。

路线所经过的地貌为珠江三角洲平原区的微丘，地势起伏不大，但不开阔，鱼塘密布。工业区，仓库，商铺建筑密集，村落民房距离较近，小山丘地形稍有起伏，植被茂盛。土地类别以菜田、鱼塘和旱地为主，其次是山地。

根据本次钻孔所揭露岩土层情况，按岩、土层的成因，该区上覆第四系土层依次为人工填土(Q4me)、第四系全新统海陆交互相沉积层(Q4mc)淤泥质土、粉质粘土、粉砂、中砂。

2 基坑支护、支撑系统的结构设计

2.1 支护、支撑结构选型

根据岩土工程勘察报告，工程基坑开挖深度范围的土层主要为填土和淤泥，地质条件差，同时管道基坑深度较大，且不同地段管道基坑底的地质条件不同，需根据不同的形式采用相应的支护方式。工程根据基坑开挖深度，管道地基处理方式，采用了两种不同的钢板桩支护方式。

2.2 工程投入的拉森钢板桩的参数

工程投入的拉森钢板桩采用III 型拉森钢板桩，宽400 mm，高170 mm，厚15.5 mm，理论重量68 kg/m，要求拉森钢板桩无穿孔，修边调直后方可使用。

拉森钢板桩之间用HW250 ×250 ×11 ×11 围檩进行连接，围檩与每根拉森钢板桩之间空隙需打入木楔抵紧。转角需设置专用构件，采用φ300 ×10 钢管进行内支撑，内支撑水平间距为4.0 m，管道安装需调整对撑间距并及时回顶。

(1)管道基坑支护方式一

基坑深度＜3 000 mm，采用6 m 长III 型拉森钢板桩加一道内支撑进行基坑支护，钢板桩之间采用HW250 ×250 ×11×11 围檩进行连接，直径DN300 ×10 的钢管进行内支撑，支撑距地面1 000 mm。

(2)管道基坑支护方式二

基坑深度＞3 000 mm，基坑深度＜6 000 mm 的情况。采用9 m 长III 型拉森钢板桩加二道内支撑进行基坑支护，钢板桩之间采用HW250 ×250 ×11 ×11 围檩进行连接，直径DN300 × 10 的钢管进行内支撑。第一道支撑距地面1 000 mm，第二道支撑距第二道支撑2 000 mm。

3 基坑支护施工工艺及施工程序

钢板桩采用III 型拉森钢板桩，钢板桩之间采用HW250×250×11×11 围檩进行连接，围檩与每根钢板桩之间空隙须打入木楔抵紧，转角必须设置专用构件。采用直径φ300×10的钢管进行内支撑，管道安装须调整对撑间距并及时回顶。在块石填充满且密实度达到95%时拆除块石垫层处的钢支撑，然后再吊装好管道后且回填石屑密实度达到90%以上后方可拆除管道上方的钢支撑，以此为准，每100 m为一个作业段。

板桩施工的顺序。

(1)基线确定:施工员的在基坑边龙门架上定出轴线，留出以后施工需要的工作面，确定钢板桩施工位置。在钢板桩桩位开挖宽1 m 深2 m 沟槽，以便于钢桩入土，容易达到嵌固深度要求。

(2)定桩位。按顺序标明钢板桩的具体桩位，洒灰线标明。

(3)钢板桩施打。采用单独打入法，即吊升第一支钢板桩，准确对准桩位，振动打入土中，使桩端进入砂层，达到桩深度要求。吊第二支钢板桩，振动打入土中，如此重复操作，直至基坑钢板桩帷幕完成。如槽钢长度不足必需接长，接长时避免相邻两桩接头在同一深度，接头位置应错开1 m 以上，且宜间隔放置打桩。

(4)围檩、支撑。为加强钢板桩墙的整体刚度，沿钢板桩墙分段设置围檩，钢板桩之间采用HW250 ×250 ×11 ×11围檩进行连接，直径DN300 ×10 的钢管进行内支撑，通过焊接固定于原已打好的钢板桩上。

(5)板桩的拔除。基坑已回填完即进行钢板桩的拔除。因回填后的基坑覆土较深，采用较大型的吊车与振动锤配合来进行钢板桩的拔除，即利用振动锤产生的强迫振动扰动土质，破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊车的作用将桩拔除。

钢板桩拔除后留下的桩孔，必须即时做回填处理，采用填入法，所用材料为中砂。

4 基坑监测要求

(1)基坑周边沉降及位移监测。

监测点和控制点均采用钢筋水泥制作，设置稳固。采用J2光学经纬仪或全站仪观测水平位移，采用精密水准仪观测垂直位移。

基坑开挖期间每开挖一层观测2 次或每天观测2 次，时间为上午开工前，下午收工后。

(2)土体侧向变形监测。

沿基坑周边每20 m 布设一个测斜孔，测斜孔采用专用PVC 管，管内正交的两组导向槽，埋入深度以进入弱风化岩为宜。测斜孔埋置时角保其中一组导向槽垂直于基坑边线，测斜孔与钻孔壁间的空隙密实填砂并用水泥密封。基坑开挖过程中每开挖支护一层观测一次。

(3)地下水位监测。

观测孔成孔口径φ90，深15 m，全长置入口径φ48 向钻眼，外包塑料滤网的PVC 管;PVC 管与钻孔间隙1 m 以下填砾，深1 m 至孔口填膨润土并用水泥砂浆抹面;PVC 管口配保护盖。

基坑开挖施工过程中，每开挖支护一层观测一次。工程基坑支护结构的最大水平位移允许值，基坑按安全等级二级考虑，最大水平位移允许值为40 mm。各项监测项目在基坑支护施工前应测得稳定的初始值，且不少于2 次。基坑监测完成时间为回填到标高±0.00，从基坑开挖到底面后到基坑回填到标高±0.00 这段时间的观测间隔时间为7 ～15 d。基坑监测数值如表1 所示。

表1 监测数值

5 结 论

分析了城市管道基坑开挖支护设计方法，针对基坑开挖的不同阶段，提出在基坑开挖过程中进行施工监测，通过连续、不间断的动态沉降观测和对资料进行及时的统计分析，可以最终达到其指导施工、验证并完善设计的目的。随着我国地下工程建设的快速发展，还会有不少的同类型工程，应注意积累相关的数据和工程经验，在深入研究，总结规律的基础上，制定相应的规范和标准，更好地为工程建设服务。

［1］建筑地基处理技术规范(JGJ79 －2002)［S］.北京:人民交通出版社，2002.

［2］建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202 －2002)［S］.北京:人民交通出版社，2002.

［3］李静. 深基坑支护工程中土压力的选取与计算［J］. 勘察科学技术，2004，(4).

［4］邓尚平.深基坑锚杆支护设计计算理论及工程应用［J］. 采矿技术，2002，(4).

［5］易运战.岩土工程深基坑支护技术的探讨［J］.西部探矿工程，2008，(8).