钢板桩拔除施工方案探讨

李冕贵

（1、深圳市铁汉生态环境股份有限公司 深圳518040；2、铁汉环保集团有限公司 广州510330）

1 工程概况

某项目景观补水平台前期施工采用钢板桩支护，现场利用北岸亲水平台内现状污水管及管顶沟槽做导流措施，因施工场地条件限制，导致紧邻原有河道驳岸挡土墙插拔钢板桩，经过对钢板桩拔除施工方案的复核验算，采取在原有挡土墙墙趾上预先堆砌砂袋等施工措施，确保挡土墙地基稳定性满足《水工挡土墙设计规范：SL 379-2007》［1］要求，该区域钢板桩已顺利拔除。

原浆砌石重力式挡土墙因建成年代久远，收集不到挡土墙的原设计资料。施工单位采取坑探方式，测得挡墙基础底高程为+1.00 m，挡墙顶高程+6.50 m，高+5.50 m，相对关系及标高如图1所示。为确保拔除钢板桩过程中原浆砌石重力式挡土墙的安全，对钢板桩拔除施工方案作了复核。

2 钢板桩拔除力计算

依据《钢板桩支护技术规程：T/CECS 720-2020》，钢板桩的拔除阻力要大于打入阻力，拔桩阻力F 包括钢板桩与土的吸附力Fe及钢板桩断面与土侧面阻力Fs。拔桩力决定起重设备的选型，拔桩阻力按下列方法计算：

图1 现状河道断面Fig.1 Cross Section of Existing River Channel

式中：Fe为钢板桩与土的吸附力（kN）；Fs为钢板桩与土的侧面阻力（kN）；U 为钢板桩的周长（m），拉森钢板桩SP-Ⅳ型钢板桩周长U=（b+h）×2=（400+170）×2=1 140 mm=1.14 m；L为钢板桩的长度（m）；τ 为钢板桩与土层吸附力在桩长L范围内按土层厚度的加权平均值（kN/m2），对于静力拔桩取静吸引力，对于振动拔桩取动吸附力，如表1 所示。h 为基坑深度（m）；Ea为作用在钢板桩上的主动土压力强度（kN/m2），按h范围内土层厚度的加权平均值；W 为钢板桩的截面宽度（m），取0.4 m；μ为钢板桩与土的摩阻力系数，取0.35。

钢板桩长L=9 m，其中地面以上2 m，地面以下7 m，所以Fe=1.14×7×4.0=31.92 kN。

因为Ka=tg2（45°-φ/2）=tg2（45°-26°/2）=0.39，故Ea=ψaγ h2Ka+qkHKa=×1.1×18×22×0.39+30×2×0.39=39.60+23.40=63.00 kN。

Fs=1.2EaWhμ=1.2×63×0.4×2×0.35=21.17 kN。

F=Fe+Fs=31.92+21.17=53.09 kN。

表1 钢板桩与不同土层的吸附力τTab.1 Different Adsorption Capacity of Steel Sheet Pile and Soil Layer τ（kN/m2）

拔钢板桩机械自重暂按21.2 t 估算，则机械自重加上抗拔力共265.09 kN。

拔桩机初步取柳工922D，斗杆挖掘力113 kN，履带长3.37 m，宽0.6 m，轨距2.2 m，核算履带均布荷载q=296.17/（3.37×0.6×2）=73.23 kPa。

3 拔除钢板桩挡墙稳定核算

考虑到挡墙建成时间在20年以上，期间施工段没有发生质量安全事故，施工方的监测结果也表明挡墙目前是稳定的。因此，以满足文献［1］抗滑稳定安全系数1.3 为前提，通过调整挡墙断面使现状安全系数为1.3，以此断面模拟挡墙的现状断面。

采用挡土墙软件，摸拟的挡墙断面如图2所示。

图2 挡土墙断面Fig.2 Section of Retaining Wall

需要说明的是，该断面仅是摸拟现状安全程度的假定断面，该断面只是表示处于临界状态下的断面，该断面形式代表现状挡墙自重、墙后主动土压力、抗滑安全系数之间的关系，代表挡墙现状处于安全状态且安全系数满足文献［1］要求的实际，实际断面与此不同，不影响分析结果。

在此基础上，进行了墙后加载。加载主要考虑拔桩机自重和抗拔力，假定履带距挡墙水平距离为1 m，如图3所示。

图3 挡土墙墙后加载Fig.3 Schematic of Loading behind Retaining Wall

图3 中，均布荷载按土重等代荷载输入。按土体容重19 kN/m3计，折算土体高度约3.90 m。各个工况下的计算成果如表2所示。

表2 各工况计算成果Tab.2 Calculation Results of Various Working Conditions

从表2可以看出，对于挡墙前趾脚的加固，可在一定程度上提高挡墙的抗滑稳定安全。而由于拔除钢板桩的加载作用，对挡墙的安全会带来一定的不利影响，需要施工单位密切关注。

需要说明的是，上述挡墙稳定计算未考虑墙前土的被动土压力，实际工况会比计算结果更为有利。

4 挡墙加固方案

钢板桩顶高程约+4.000 m，钢板桩底标高-5.000 m，为保证拔除钢板桩施工过程中挡墙的安全，在未拔除钢板桩前，钢板桩与挡墙之间预先堆放高1.5 m、宽1.0 m 的沙袋，建议堆放范围仅在钢板桩与挡墙之间土体。施工断面如图4所示。

5 结语

⑴应根据地质条件、场地情况和当地工程经验选择拔桩设备，可以通过计算拔桩阻力选择拔桩设备的规格型号。

⑵在紧邻河道原有驳岸挡土墙等建构筑物附近拔除钢板桩时，拔桩前做好验算复核，必要时在钢板桩四周预先堆放砂袋，确保附近构筑物地基的稳定性。

图4 施工断面Fig.4 Construction Section

⑶拔桩可采用振动拔桩法和静力拔桩法，多采用振动法。振动拔桩法利用振动锤产生的振动，扰动并破坏钢板桩周围土体的摩阻力和吸附力，并使钢板桩锁口松动，依靠吊车或机械手施加提升力，边振便拔，直至拔桩完成。

⑷拔桩前应试拔桩，并做好试拔桩周边建构筑物的变形观测措施和记录，如有变形和震动异常应立即停止拔桩并查明原因，复核修改拔除施工方案后方可继续施工。

⑸拔桩过程中，一般或多或少都会带出部分土体形成桩孔，根据施工经验，拔桩期间容易造成相邻地面沉降和出现裂缝，因此，如果拔桩部位邻近有保护要求严格的建（构）筑物地下管线或道路等，应引起特别重视，要加强沉降监测，做好处理措施和相应的应急预案工作，拔除钢板桩后，应对桩孔及时回填处理。桩孔回填材料可采用砂土，也可注入水泥砂浆或采用双液注浆（水泥与水玻璃）。回填方法可采用振动法、挤密填入法及注入法等，应做到回填密实并无漏填之处，确保回填质量。某些情况下，钢板桩底拔至比基础底板略高500 mm，暂停引拔，振动锤留振几分钟，通过振动使基底标高以下桩孔土填充密实。