不等深基坑拉森钢板桩+钢管内撑支护施工方法

郎永强 山西建设投资集团有限公司，太原 030000

1 引言

目前施工地下构筑物工程，大多数施工场地都比较狭小，而且周边环境复杂又紧邻建筑物，一方面要考虑基坑施工本身安全，另一方面还要考虑对周边环境和居民的影响降到最低。我单位施工的地下污水处理工程，基坑开挖深度不相同，分别为6.3m 和9.1m，基坑东侧距污水处理站侧壁约11m 处为一栋四层建筑，带一层地下室；基坑南侧约3m 处为一个在施基坑，基坑西侧为绿化场，基坑北侧为道路。根据地质勘察报告显示土层结构分布较为复杂，所以施工中本着经济合理、不产生大的震动噪音、不影响现场周边建筑物的安全和确保支护不破坏地下污水处理站侧壁的结构整体性等诸多原则，本基坑采用拉森钢板桩+钢管内撑支护方案，旨在解决两个问题：一是通过设置不同标高的围檩来解决深度不同、钢板桩支护长度不同而保证变形统一的效果；二是该工程为污水处理工程，通过设置不同标高和位置的角撑避免钢管内支撑与结构的穿插，确保地下构筑物侧壁结构的完整性。通过实施，不仅满足了现场的实际工况，同时有效地保证了结构的完整性。

图1 基坑支护平面

2 工艺原理

钢板桩采用热轧U 形钢板桩（钢板桩的型号由设计计算确定），在钢板桩一定标高处设置双拼HW 钢腰梁，围檩与焊接在拉森钢板桩上的三角支架采用焊接连接。

围檩之间设置对撑与角撑，一方面约束钢板桩的变形，一方面保证结构侧壁的完整性，在每根对撑两侧对称设置立柱，同时采用联系杆进行拉结；相邻角撑之间设置联系杆进行连接，立柱与联系杆均采用HW 型钢，型号由设计计算进行确定。

在围檩标高变化处，低跨标高处的钢围檩延伸到高跨部位一定长度后设置交叉型钢与上下钢围檩焊接进行力的传递，同时在高低跨围檩重叠长度范围内垂直于围檩按照一定间距设置型钢支撑，抵抗传力过程中围檩的变形。

3 主要施工操作要点

3.1 工艺流程

基坑定位→场地平整→钢板桩准备→支护桩、立柱放线→压入钢板桩、立柱→焊接三角托架→搁置、焊接围檩→设置对撑和第一道角撑→对撑、角撑与立柱连 接→在低标高部位设置第二道角撑（根据支撑标高，土方开挖到适宜操作的标高处安装支撑）

3.2 主要施工方法

将施工区域控制点标明并经过复核无误后加以有效保护，按顺序标明钢板桩的具体桩位，洒灰线标明。

3.2.1 钢板桩的进场检验、吊装、堆放

钢板桩进场要有材质检验报告，并对外观进行检验，对已经出现弯扭、碰伤和锁口变形的钢板桩，在钢板装施工前及时进行纠正，并对锁口破裂、扭曲、变形的钢板桩和表面存在焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤的钢板桩应进行剔除，以减少打桩过程中的困难。拉森钢板桩外观检验包括表面缺陷、平直度、锁口形状、长度、宽度、高度和厚度等项内容。

装卸钢板桩过程中宜采用两点起吊的方法进行吊运。根据现场情况可以采用成捆起吊，也可以采用单根起吊，采用成捆起吊时要采用钢索捆扎，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，并注意保护钢板桩的锁口免受损伤。如果采用单根吊运时要常采用专用的吊具进行吊运。

钢板桩堆放时要按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明。堆放时采用分层堆放，每层堆放数量不宜超过5 根。为防止钢板桩变形，各层间要垫枕木，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过2 米。

3.2.2 钢板桩施工

（1）打桩前，在钢板桩的锁口内涂油脂，确保钢板桩之间咬合紧密，同时以方便打入和拔出。

（2）插打第一片钢板桩

刚开始先进行试打，采用目测和吊线坠的方式校正钢板桩的垂直度，然后再进行正式插打。插打钢板桩时，第一根钢板桩是整个围护的基准，作为导向桩必须进行反复测量检查，确保插正、打正，使钢板桩方向垂直，位置准确，以免影响后面钢板桩的施工。

（3）插打顺序

在施工前20 根钢板桩2 时，为了防止打桩过程中钢板桩向一侧倾斜，插打时应采取左右跳打的方式依次对称向两侧进行，待施工的钢板桩形成一面整体墙后再采取向一侧连续施打的方式进行大面积施工。

（4）打方法

根据现场土层结构分布的复杂程度，为了确保钢板桩的垂直度和相邻钢板桩之间的咬合度，可以借助步履式长螺旋钻孔机沿着钢板桩所在位置钻孔，通过钻孔使孔周边土层利于钢板桩穿透复杂的土层结构垂直压入土层内。在插打过程中，采用移动履带吊将桩夹住后，进一步复核桩的垂直度、位置，认可后进行插打。

（5）钢板桩合拢

在钢板桩即将合拢时，根据钢板桩的宽度测量并计算钢板桩之间的直线距离，从而确定合拢处钢板桩所需要的片数。合拢应尽量选在靠近角桩4～5 片的位置，且合拢处两片桩应一高一低，并应保证在同一个平面内，使相邻的锁口要尽量平行。

3.2.3 立柱施工

立柱施工时压入土层的深度要满足设计要求，立柱在对撑两侧对称设置，并与钢支撑采用焊接连接。立柱之间在对撑上下采用槽钢进行焊接连接，焊缝高度不小于6mm，立柱施工要注意垂直度的控制，以保证与对撑的有效连接，具体见下图2，图3。

图2 立柱与钢管支撑连接节点

图3 1-1 剖面

3.2.4 围檩施工

（1）围檩安装

先在钢板桩墙面进行抄平放线，画出钢围檩安装位置，在钢板桩上焊接三角托架，利用汽车吊车将钢围檩平稳地放在三角托架上，临时焊接固定。围檩与钢板桩之间的空隙采用废旧型钢进行加垫，焊牢，围檩在转角处要设置加劲板。见下图4、图5。

图4 钢围檩三角托架大样图

图5 腰梁转角处加劲板

（2）不同标高处围檩节点施工

高低标高围檩节点处施工时，低标高处的腰梁向高标高处延伸5m，与高标高处的腰梁搭接长度为5m，高低两标高之间在5m 范围内搁置槽钢交叉搁置并与双拼HW400×400 钢腰梁进行焊接，焊接采用三面角焊进行满焊，最小焊脚尺寸不小于12mm，在搭接段钢腰梁与钢板桩进行焊接。腰梁重叠的5m 范围内，高低腰梁之间设置垂直于腰梁的型钢支撑，约束腰梁的变形。基坑不同标高部位钢板桩的施工节点见下图6：

图6 高低跨处节点

3.2.5 钢管支撑施工

钢管支撑与围檩之间的空隙进行加垫钢板，焊牢，钢管内支撑充分考虑了结构的完整性，结合钢板桩的变形，设置了对撑和角撑。

（1）设置原则

对撑设置于结构顶板标高上300mm 的部位。

角撑根据设计计算和基坑深度确定设置的道数，在高低不同的基坑内，高标高基坑部位设置于地下构筑物顶板上300mm 的部位，低标高部位的角部支撑除地下构筑物顶板标高上300mm 的部位设置外，为了约束钢板桩的变形和不穿透结构，在基坑深度范围内的中间标高处也设置角部支撑，具体如图1 所述。

（2）对撑连接方法

对撑连接用于基坑中部位置，钢管对撑垂直于钢围檩与其采用连焊接连接。如图7。

图7 钢管支撑与围檩直撑连接图

图8 钢管支撑与围檩角撑连接图

（3）角部支撑连接方法

角部支撑连接用于基坑角部，具体设置见图1。钢管角部支撑与围檩结构有一定的夹角，角部支撑安装前将支座垫板及钢围檩进行焊接，使角部支撑与垫板连成整体。焊缝要满焊牢固，焊缝高度≥8mm。并应保证端头板面与支撑垂直后，然后进行角撑安装作业。如图8。

4 实施效果

我单位施工的污水处理工程采用该方法进行施工，取得了一定的经济效益和社会效益，具体如下：

实现了在狭窄空间条件下，复杂土层和基坑开挖标高不同的支护效果，降低基坑施工场地的空间要求。

通过采用该方法进行基坑支护的施工，在压桩过程中借助步履式长螺旋钻孔机对施工方法和施工工艺进行改进，解决了复杂土层中压桩的困难的实际问题。

使用该方法施工，通过采用常规施工工艺对高低跨节点处的围檩和支撑方面的节点构造进行优化，不仅保证了基坑支护本身和周边建筑物、道路的施工安全，同时避免了支撑穿越污水处理站侧壁的结构，保证了构筑物结构侧壁的完整性。

该工法施工周期短，缩短了支护的工期，进而缩短了整个工程的施工周期，并对周边的环境影响降到了最低，为施工可以提供后续的安全保障。