道路沟槽开挖拉森钢板桩支护施工技术

张 利 珍

(山西一建集团有限公司，山西 太原 030012)

1 工程概况

某道路拓宽改造工程中沟槽工程，施工范围为二中路路口至尧贤街路口(K0+000～K1+180)，管道和管沟长约1.18 km，南北两侧均布设管道。雨水管道管径为DN800，长度约1 142.6 m，开挖深度1.5 m～4.7 m；污水管道管径为D500，长度约1 115.7 m,开挖深度为2 m～7.9 m；综合管沟尺寸为2 m×2.4 m，长度约1 230 m，开挖深度为3.6 m～6.2 m。三种管道同沟开挖施工，开挖宽度为9.5 m，开挖深度为7.9 m。

2 场地条件

2.1 工程地质

第③层粉土：黄褐色，稍湿～湿，稍密～中密，土质均匀，粉质较明显，可见锈色浸染斑点，含结核、粘粒，摇震反应中等，无光泽，干强度低，韧性低，中压缩性，局部夹有薄层细砂。该层层底埋深8.0 m～15.9 m，厚约1.1 m～6.7 m，层底标高448.76 m～454.19 m。

第④层细砂：黄褐色，饱和，稍密～中密，纯净，分选性差，磨圆度差，单粒结构，主要矿物成分为石英、长石、云母及暗色矿物等，局部夹有粉土、粉砂透镜体。该层层底埋深9.2 m～17.0 m，厚约0.6 m～1.7 m，层底标高447.17 m～453.09 m。

第⑤层粉土：黄褐色，稍湿～湿，中密～密实，土质均匀，粉质一般，摇震反应中等，无光泽，干强度低，韧性低，可见铁锈色及菌丝状浸染条纹，中压缩性，含粘粒。该层层底埋深12.2 m～19.3 m，厚约0.9 m～3.7 m，层底标高444.27 m～448.76 m。

第⑥层细砂：黄褐色，稍湿，中密，分选性好，磨圆度差，单粒结构，主要矿物成分为石英、长石、云母及暗色矿物等，局部夹有粉土透镜体。该层层底埋深13.5 m～19.0 m，厚约0.7 m～1.8 m，层底标高442.47 m～447.26 m。

第⑦层粉土：褐黄色，稍湿，密实，土质均匀，粉质一般，摇震反应中等，无光泽，干强度低，韧性低，中压缩性，局部夹有薄层粉质粘土。该层最大揭露厚度约6.5 m，揭露底部标高436.87 m。

沟槽开挖支护设计过程所需物理力学指标见表1。

表1 物理力学指标

2.2 水文地质

第③层粉土：黄褐色，稍湿～湿，稍密～中密，土质均匀，粉质较明显，可见锈色浸染斑点，含结核、粘粒，摇震反应中等，无光泽，干强度低，韧性低，中压缩性，局部夹有薄层细砂。

根据现场勘测结果，得到场地地下水位稳定在现地表下8.54 m～14.59 m之间，稳定水位标高446.72 m～455.08 m，地下水类型为孔隙潜水，主要由侧向径流及大气降水补给，季节性水位变幅约为0.5 m，地下水主要自东向西，向汾河径流排泄。

本次沟槽开挖深度为7.9 m，无地下水。

3 沟槽支护设计

本工程工期按业主要求，结合实际情况，总工期计划80日历天内完工。根据本工程的特性，经现场踏勘后，制定了整个工程的施工方案。

对于管沟的支护工程，拟使用长为12 m的双排Ⅳ型钢板桩进行支护，支护深度为2.33 m；拟使用长为9 m的双排钢板桩进行支护，支护深度为0.406 m，支护的宽度均为9.1 m～9.5 m。在进行支护施工时，需搭设一个平台面以便于流水作业，搭设平台时，平台面积为1.2 m2。进行支护工程施工时，拟采用振动锤桩机进行施工。每个作业面布置1台锤桩机，同时配备2台挖掘机进行配合施工。北侧从西至东依次施工，北侧施工完成后，南侧从东往西施工。

4 施工工艺技术

4.1 技术参数

根据地质勘察报告，本工程沟槽开挖深度范围的土层主要为湿陷性黄土及粉土，地质条件较好，同时管道沟槽深度较大，根据现场实际情况，雨水管道靠近花池，且有法桐，电力管沟和综合管沟靠近民建，且年代久远，距沟槽边2 m左右。本工程根据沟槽开挖深度和现场实际情况，以及内支撑的不同采用了下列不同的支护方式。

4.1.1沟槽开挖及支护方式一

1)K0+015～K0+780沟槽深度4.8 m～6.2 m之间，采用12 m长 SKDP-Ⅳ型拉森钢板桩加一道内支撑进行沟槽支护，钢板桩之间采用HW500×300×11×18腰梁围檩进行连接，直径DN609×16的钢管进行内支撑，支撑距地面1 m，间距3 m。2)沟槽开挖至雨水管道和综合管沟(电力沟)槽底，随挖随时支撑，雨水管道和综合管沟(电力沟)同时开始施工，雨水和综合管沟(电力沟)施工完成后，回填至污水管道槽底，开始污水和给水施工，最后用土砾石回填至路基顶，然后拆拔钢板桩，用粗砂回填桩孔。

4.1.2沟槽开挖及支护方式二

1)K0+780～K1+180沟槽深度6.2 m～7.9 m，采用12 m长SKDP-Ⅳ型拉森钢板桩加二道内支撑进行沟槽支护，钢板桩之间采用HW500×300×11×18腰梁围檩进行连接，直径DN609×16的钢管进行内支撑,第一道支撑距地面1 000 mm，第二道支撑距第一道道支撑1 500 mm，间距3 m。2)沟槽开挖根据开挖图纸开挖至污水管道槽底，污水管道施工完成后，回填至雨水管道和综合管沟(电力沟)槽底，雨水管道和综合管沟(电力沟)同时施工，施工完成后用土砾石回填沟槽至路基顶，然后拆拔钢板桩，用粗砂回填桩孔。

4.1.3沟槽开挖及支护方式三

1)K0+000～K1+180电力井、双环网柜联合基础和双环网柜箱变基础靠近楼房，沟槽深度为3 m左右，采用9 m长SKDP-Ⅳ型拉森钢板桩加内支撑和斜支撑做成封闭式支撑，钢板桩四周采用HW500×400×14×16围檩进行连接，直径DN475×12的钢管进行内支撑。2)本段电力沟施工完成后，施工电力井及双环网柜联合基础。

4.2 工艺流程

钢板桩定位放线→钢板桩施打→土方开挖→管沟施工→检査井施工→钢板桩拔除→中粗砂回填。

4.3 施工方法

4.3.1钢板桩检验、吊装、堆放

1)钢板桩检验。在对钢板桩进行检验时，应主要分为外观检查和材料性能检查两方面，应按下列要求进行检验：a.外观检验：钢板桩外观检验的内容包括对钢板桩的外截面尺寸、平直度及表面缺陷等进行检查。b.材质检验：钢板桩材质检验主要包括对钢板桩抽样进行力学性能检验。2)钢板桩吊装。对钢板桩进行吊装时，应使用专用吊具起吊钢板桩上固定的两点。起吊时吊装树立不宜过多，避免锁口受损而影响施工质量。3)钢板桩堆放：钢板桩堆放场地做到坚固平整，堆放时应考虑便于施工，按规格、型号、长度分别堆放，并要求设置标牌说明；分层堆放，各层间必须设置垫木，垫木的间距为3 m～4 m，并且上、下层垫木应在同一垂直线上。

4.3.2钢板桩施打

在钢板桩施打过程中，应按照以下几点进行施工：

1)施打过程中应使用履带式带振动锤击挖土机进行施工；2)施打前应再一次检查钢板桩的外观质量，检查是否有受损情况；3)施打前应在钢板桩锁口处涂抹润滑油，便于后续拔出工作；4)施打过程中应对钢板桩垂直度进行监测，避免施打偏斜角度过大而影响施工质量。

4.3.3土方开挖

1)土方开挖应分段分层连续施工，开挖至板桩顶标高以下1.5 m处时，进行第1道支撑施工，开挖至板桩顶标高以下3.5 m处时，进行第2道支撑施工。2)围檩施工：根据不同的开挖深度设置围檩，根据设计位置在钢板桩内壁上焊接围檩作为托架，再吊装H型钢围檩并焊接加固。3)根据本工程地质条件，管道开挖土为粘土，为便于管道施工，考虑多方因素本工程采用集水井潜水泵排水法，排除基槽渗水，保持沟槽内无积水，以减小土侧压力对钢板桩的影响。4)严禁在沟槽1倍桩长范围内堆载。5)土方开挖过程中，随时观察沟槽及支护体系的变形。

4.3.4钢板桩的拔除

钢管桩拔除施工时应使用振动锤进行拔除，拔除一根清理一根，确保场地实时清洁。为避免拔除施工时周边临近钢板桩随之拔出，应对与拔除的钢板桩连接的工字钢切断。

5 注意事项

1)为便于管道、管道基础施工，在工作井等边缘外要留有模板施工的工作面，钢板桩的位置严格符合设计要求。

2)为有效利用标准钢板桩，要求沟槽护壁钢板桩的平面布置形状应尽量整齐平直，避免不规则的转角，各周边尺寸也要尽量符合钢板桩的模数。

3)管道和管沟施工期间，在挖土、吊装、绑扎钢筋、支设模板、浇筑混凝土、回填土等相关工序的施工过程中，严禁碰撞支撑，严禁随意拆除支撑，严禁在支撑上随意进行切割、电焊作业，更不允许在支撑上堆放荷载。

6 结语

对比土钉支护等传统围护形式，拉森钢板桩具有高强、轻质、隔水性好；施工简单、方便快捷、互换性良好；无需养护即插即用、可回收循环利用、环保无污染等优点。但是拉森钢板桩的成本比普通的钢板桩偏高一些，而且在拔出拉森钢板桩的时候，会因为机械振动产生土体下沉等缺点。因此确定方案前要根据计算充分考虑拉森钢板桩的用量，经过详细比选后方可施工。