拉森钢板桩在某软土管道基坑支护中的应用

■孙 晃

（福建省交通规划设计院，福州 350004）

1 引言

传统钢板桩墙一般是采用普通槽钢正反相扣搭接或密排打入土层而成，这种槽钢桩墙整体性差，挡土效能低，且不能防水。近年来，拉森钢板桩因其整体性和防水性能大大优于普通槽钢成为一种新型钢板桩墙结构，且钢板桩结构具有质量轻、强度高、锁扣紧密、施工方便及施工速度快等优点。随着经济建设的迅猛发展，拉森钢板桩作为支护结构在桥桩围堰、市政管道、民用建筑基础工程建设中得到了广泛的应用。本文结合工程实例，介绍拉森钢板桩在软土管道基坑支护中的设计经验，为类似工程设计提供参考和借鉴。

2 工程概况及地质条件

2.1 工程概况

福建连江某环岛路线路跨越的地貌以冲海积平原地貌为主，整体地势较为平缓，线路的软基分布区多为耕地和大面积水塘。由于环岛路建设需埋设雨水管和污水管。其中雨水管多埋设于地表，雨水管的基坑以直接开挖为主。但污水管道埋设较深，最深的位于地下4.5m，且埋设于淤泥地层中，如图1所示。为保证污水管道的施工安全，必须对软土管道基坑进行支护。

图1 典型断面示意图

2.2 地质条件

本场区内冲海积地形多以冲海积平原地貌出现，以海相淤泥、淤泥质粘土及海相砂、贝壳、卵石等组成，淤泥厚度可达4-40m，为软基分布区。

根据钻孔揭示，场区上覆为淤泥、淤泥质粘土、粉质粘土(Q4m)，残积层(Qel)；下伏为侏罗系南园组晶屑凝灰岩（J3n）及其风化层，表层覆盖薄层耕植土。

①粘土：褐黄色，软塑，饱和，含铁锰质氧化物，及少量植物根系，干强度、韧性中等。

②淤泥：褐灰色，流塑～软塑，饱和，土质软，较均匀，含贝壳碎屑及腐蚀植物，干强度、韧性低。

③残积砂质粘性土：黄褐色，饱和，硬塑，粘性一般，砂感强，含风化残留物，手捏易散。

以上各地层的物理力学参数见表1所示。

表1 各地层主要物理力学参数

区内地下水含水层主要为第四系冲海积、砂、卵石层，富水性较好，含水层为强透水性。场地内稳定地下水位为0.5m。

3 污水管道基坑支护设计

该场区淤泥层深厚，地下水位高，基坑的稳定性及涌水成为控制工程的关键性要素，同时要考虑基坑支护施工的便利性和经济性。

结合本工程基坑周边环境、场地地质条件及软土管道基坑开挖情况，污水管道基坑开挖支护可选择放坡开挖、钻孔灌注桩加砼支撑及钢板桩加钢支撑三种支护方案。其中放坡开挖施工简单，造价低，但是所需较大空间，产生大量弃土，污染环境。钻孔灌注桩+砼支撑方案施工空间小，开挖时支护结构位移小，但工程造价高，工期长。钢板桩+钢支撑方案施工工艺成熟，施工方便快捷，环境影响小，工程造价相对较高。按照“造价合理、方便施工、合理工期”的原则，选择钢板桩结合钢支撑作为污水管道支护的最优方案。

根据岩土工程勘察报告，本工程基坑开挖深度范围的土层主要为填土、粘土和淤泥，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、埋深不同。基坑宽度为2m，维护桩采用Ⅳ型拉森钢板，围檩为30#C型槽钢双拼，内支撑为直径300mm、壁厚10mm钢管。根据基坑开挖深度，采取了三种不同长度的拉森钢板桩的支护方式，如表2所示。开挖深度为4m的拉森钢板桩支护立、断面如图2和图3所示。

表2 不同开挖深度支护方式

图2 拉森钢板桩支护平面示意图

图3 拉森钢板桩支护断面示意图

4 钢板桩施工方法

（1）拉森钢板桩采用履带式挖土机（带震动锤机）施打，施打前一定要熟悉地下管线、构筑物的情况，认真放出准确的支护桩中线。

（2）打桩前，对钢板桩逐根检查，剔除连接锁口锈蚀、变形严重的钢板桩，不合格者待修整后才可使用。

（3）打桩前，在钢板桩的锁口内涂油脂，以方便打入拔出。

（4）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。

（5）钢板桩施打采用屏风式打入法施工。屏风式打入法不易使板桩发生屈曲、扭转、倾斜和墙面凹凸，打入精度高，易于实现封闭合拢。施工时，将10~20根钢板桩成排插入导架内，使它呈屏风状，然后再施打。通常将屏风墙两端的一组钢板桩打至设计标高或一定深度，并严格控制垂直度，用电焊固定在围檩上，然后在中间按顺序分1/3或1/2板桩高度打入。屏风式打入法的施工顺序有正向顺序、逆向顺序、往复顺序、中分顺序、中和顺序和复合顺序。施打顺序对板桩垂直度、位移、轴线方向的伸缩、板桩墙的凹凸及打桩效率有直接影响。因此，施打顺序是板桩施工工艺的关键之一。其选择原则是：当屏风墙两端已打设的板桩呈逆向倾斜时，应采用正向顺序施打；反之，用逆向顺序施打；当屏风墙两端板桩保持 垂直状况时，可采用往复顺序施打；当板桩墙长度很长时，可用复合顺序施打。

5 结论与建议

（1）拉森钢板桩加钢支撑是开挖深度为3～5m软土管道基坑支护的较优的支护方式，支护结构位移较小，整体稳定、抗隆起及抗倾覆稳定系数高。

（2）施工时应确保钢支撑的刚度和施工质量，确保施工安全。

（3）基坑开挖时应加强监测，通过变形观测对钢板桩及周边地面的位移进行有效控制，用监测数据反馈来调整处理施工中的突发情况，保证基坑安全。

[1]中华人民共和国国家标准.GB5007 2002,建筑地基基础设计规范[S].2002.

[2]中华人民共和国行业标准.JGJ120-99,建筑基坑支护技术规程[S].1999.

[3]赵凯.拉森钢板桩在基坑围护中的应用[J].山西建筑,2008,34（35）:128-130.

[4]徐正兵.拉森桩在基坑支护施工中的应用[J].安徽冶金科技职业学院学报,2006,16（4）:38-41.

[5]龚晓南,高有潮.深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.