关于拉森钢板桩引孔注浆支护方式的几点思考

张彩红

（广州开发区财政投资建设项目管理中心）

0 引言

近年来，随着我国经济的高速发展，各种快捷、有效、环保的建筑工法在建筑行业内得到广泛的认可及应用。20 世纪末，拉森钢板桩的应用在我国已具备一定的规模，因其具有强度高、耐久性能良好、周转率高、施工方便、工期较短、大量减少土石方量和混凝土的使用量、抢险救灾的时效性较强等优势，在市政工程、建筑工程、水利工程等领域得到广泛的应用。当遇到较大硬度的土体和硬质地基（如花岗岩）时，一般静压或者锤击都无法将拉森钢板桩打入，此时，就需要引孔，个别特殊情况，需要进行注浆施工。

1 拉森钢板桩引孔注浆施工工艺的应用

1.1 机械准备

打桩机（用于打、拔拉森钢板桩）、履带式起重机（用于吊桩、装车）、履带式挖掘机（用于挖槽、配合桩机作业等）、气割机（用于切割钢板桩围檩等）、注浆机（用于拔桩空隙注浆）等。

1.2 拔桩施工

待地下结构强度达到回填要求后，先对基坑进行回填，再进行拉森钢板桩的拔除施工。拔除大面积的钢板桩前，应进行工艺试验，以便选取合理的拔除顺序、拔除时间，以及桩孔处理措施等参数。拔桩期间，应加强对地下结构及周边环境的变形监测，根据监测数据及时调整施工工艺。拔桩时会产生一定的振动，如拔桩带土过多将引起土体位移、地面沉降，危及已实施的地下结构。振动锤产生的强迫振动将破坏钢板桩同周围土体之间的粘结力，并依靠附加的起吊力克服拔桩阻力将桩拔出。

1.3 注浆施工

为加固土体，桩拔出后，立即插入注浆管对桩孔进行注浆（深度为钢板桩底至自然地面），以减少对邻近结构物的影响，注意控制注浆压力、注浆流量及拔管速度。正式实施之前，应首先安排开展现场注浆试验，再根据实际的注浆情况，综合考虑各项因素后，确定相关技术参数。

2 工程概况

某市政工程，道路全长约3.5km，为城市主干路，规划红线宽度为60m，设置双向8 车道，设计速度为60km/h。新建d500～d600 钢筋混凝土污水管3626m、d300～d3000 钢筋混凝土雨水管8890m、钢筋混凝土排水明渠（断面宽7m）262m、钢筋混凝土箱涵、混凝土排水明渠（3.0×2.0m）等。排水管坑分别采用挡土板、槽钢[36c、拉森Ⅲ型、Ⅳ型钢板桩（含1～3 道φ325×8 钢管内支撑）进行支护，且部分管道（污水管约235m、管道埋深约2.991～4.049m、石方含量约60%；雨水管约493m、管道埋深约4.995～7.788m、石方含量约40%～50%）采用了引孔（钻孔直径φ150）注浆（粘土浆液：水泥为8：2）施工工艺（以下简称“原支护方案”）。管坑支护参数表见表1。

3 原支护方案造价分析

该排水工程总造价约为14288.86 万元，其中打拔拉森Ⅲ型、Ⅳ型钢板桩的费用约为2081.10 万元，打拔槽钢的费用约为181.82 万元，引孔注浆的费用约为3854.48 万元，是打拔钢板桩费用的1.70 倍，占总造价的26.98%，占比较大，故需进行支护方案分析比较，以求获得技术先进实用、经济合理节约的较佳的优化替代方案。

4 支护方案优化、比较

4.1 原支护方案的优化：套用不同的定额子目

原支护方案的钢板桩引孔、注浆分别套用2010 年版定额子目“A2-101 钻孔灌注微型桩直径200mm 以内”并按设计图纸进行桩径、水泥的换算后，全费用综合单价分别约为150.37 元/m、151.55 元/m。根据财政评审机构的要求，如考虑套用定额子目“A2-60 钻孔成桩桩径500mm 以内”并按设计图纸进行桩径、水泥的换算后，则钢板桩引孔、注浆的全费用综合单价分别约为6.64/m、14.80 元/m，费用约为286.91 万元，比原方案减少约3567.57 万元。但此方案目前还存在着争议，有待进一步研究与探讨。

4.2 支护方案2：不采用引孔注浆的钢板桩支护

根据地质资料显示，本项目的岩土工程特征为：粉质粘土、粉砂、淤泥质土、砾砂、砂质粘性土，区域范围内的基岩为燕山期花岗岩，但均为全风化岩带和强风化岩带，岩心呈坚硬土状或土状，遇水易软化。具体含量比例为：松土6%，普通土76%，软石12%，次坚石6%，无坚石，且含量少，零散分布。并参考本项目周边地区同类地质条件、已实施成功的类似专业项目的设计图纸、施工方案，建议原支护方案可修改为采用钢板桩进行支护，但无需采用引孔注浆工艺。拔桩时，先用振动锤将锁口振活以减小钢板桩与土的粘结力，然后边振边拔。对于较难拔的桩，可用柴油锤先振打，再与振动锤交替进行振打和振拔。拔出钢板桩后，及时回填并达到回填密实度要求。该方案不仅可缩短工期，也可节约造价约3854.48 万元。但此支护方案须联合勘察、设计等单位从支护方案安全性、技术可行性等方面展开进一步的探讨研究。

4.3 支护方案3：采用顶管施工工艺

顶管施工技术是一种借助顶推装置，将管道在地下逐节顶进的非开挖施工技术，具有减少土石方开挖量、节约工期、减少路面破坏、减少地面建（构）筑物等的拆迁、交通影响小、机械化程度高等优点。

⑴根据广东省标准《顶管技术规程》（DBJ/T15-106－2015)，不宜采用顶管的地质情况包含：标贯击数小于2 的软土层；花岗岩球状风化强烈的土层；地下水位以下粒径大于50mm 以上的卵砾石地层。结合本项目的地质情况，采用顶管施工工艺在技术上是可行的。根据所输送流体的腐蚀性及土质情况选用顶管的管材；顶管的工作井、接收井的结构形式应根据地质条件、管道埋深、施工工艺及环境条件等因素进行选用；顶管允许顶力计算如表2。

⑵采用原支护方案的该排水工程总造价约为14288.86 万元（采用2010 年定额计算），污水管、雨水管、明渠等全长约为12.976km，经济指标为14288.86万元/12.976km=1101 万元/km，根据《广东省建设工程计价依据编制技术报告2018》，考虑到2018 年定额相对于2010 年定额的增幅为6.62%，该经济指标调整为1174 万元/km。

⑶某相邻区域内类似排水工程的总造价约为14654.77 万元（采用2018 年定额计算），d300～d1200钢筋混凝土、钢管污水管、d800～d3000 钢筋混凝土、钢管雨水管、渠箱等全长约为13.802km。明挖段采用拉森钢板桩进行支护，顶管段采用泥水平衡顶进施工，设置顶管工作井、接收井并采用水泥搅拌桩进行止水及洞口加固。经济指标为14654.77 万元/13.802km=1062 万元/km。

表1

表2

⑷由此可见，若本项目的原支护方案借鉴上述类似排水工程,部分管道改为采用顶管施工工艺，则可节约造价约12.976km×（1174 万元/km－1062 万元/km）=1453.31 万元，约占原方案总造价14288.86 万元的10.17%。

⑸这说明，顶管方案技术可行、经济合理。如果根据本项目的实际情况，采用顶管施工工艺后进一步优化顶管工作井和接收井的规格尺寸、数量、配筋率、止水及加固用的水泥搅拌桩的用量、参数、中继间的数量、结构形状和供油方式，以及优化交通组织、围蔽方案等，则可达到更理想的投资控制效果。

4.4 支护方案4：采用钻孔灌注桩进行支护

钻孔灌注桩是在施工现场使用螺旋钻机、潜水钻机等机械就地成孔、放置钢筋笼、灌注砼而形成的桩，其优势为：施工时无振动、不挤土；机械化作业，施工较简单、方便；施工速度快，工艺成熟，安全可靠；桩的强度高、刚度大、支护稳定性好。缺点是：属于隐蔽工程，质量控制难度大；可能会产生大量的泥浆，处理难度大，对环保要求高；对现场道路的通行标准要求较高；桩的沉降量稍大。适用于粘性土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土、砾卵石、碎石、岩石等各类土层。

⑴结合本项目的地质情况，以及考虑到雨水管道最大埋深为7.788m，属于深基坑，采用钻孔灌注桩进行支护在技术上是可行的。根据《建筑基坑支护技术规程（JGJ120－2012）》，对锚拉式排桩或支撑式排桩，支护桩的桩径应大于或等于400mm；砼灌注桩的桩身砼强度等级不宜低于C25；支护桩的纵向受力钢筋宜选用HRB400 HRB335 级钢筋；纵向钢筋锚入冠梁的长度宜取冠梁厚度等。

⑵某相邻区域内类似工程的基坑支护工程总造价约为4410.55 万元（采用2010 年定额计算），基坑长度为643m，宽度为30m，周长为1346m，大部分的基坑深度约6.6m～10.0m，最大深度约为14.72m（单边长度约20.9m)。其中的1010m 采用φ1000 钻孔灌注桩（采用C30 水下砼、平均桩长为12.23m）、φ600 深层水泥搅拌桩进行支护；其余深度较浅的部分336m 采用拉森钢板桩进行支护，经济指标为3855.33 元/m2（按基坑侧面支护面积计算）。

⑶如原支护方案中采用引孔注浆的1456m 改为采用φ800 钻孔灌注桩（采用C25 水下混凝土、平均桩长约为10.58m）、冠梁、支撑梁、φ600 深层水泥搅拌桩进行支护，其余部分采用挡土板、拉森钢板桩进行支护，则钻孔灌注桩支护的造价约为3057.61 万元，经济指标为3764.34 元/m2（按基坑侧面支护面积计算），在合理指标3600～4500 元/m2范围内（《广州开发区建设工程项目建设与投资标准（指引）》2017）。排水工程总造价约为12941.54 万元，比原支护方案总造价14288.86 万元节约1347.32 万元,占比约9.43%。该支护方案技术可行、经济合理。

⑷上述方案是参照实际工程案例、技术规程、类似项目的工程量指标、造价指标估算得出，如由专业的设计单位根据本项目的实际情况经过精确的计算，进一步优化钻孔灌注桩的桩径、桩长、配筋率，冠梁、支撑梁的尺寸、配筋率，水泥搅拌桩的桩长等，相信能够获得更好的投资控制效果。

此外，还有放坡开挖方案，优势为：基坑安全性较高、造价较低。劣势为：土、石方的工程量较大，要求施工场地开阔，周围无重要建筑物。结合本项目的实际情况，该方案不太适用，本文不再进行方案分析及造价比较。

5 结束语

综上所述，基坑支护设计、施工以及基坑开挖，应综合考虑地质条件、基坑周边环境要求、主体地下结构要求、施工季节变化以及支护结构使用期限等因素，因地制宜、合理选型、多方案比较并优化设计方案，以求获得较佳的替代方案，从而达到技术可行、安全可靠、经济合理，有效管理和控制工程投资的目标。希望本文能够为广大的工程技术造价人员提供思路与方法。