拉森钢板桩在市政道路深基坑支护中的应用实践

祖超ZU Chao

（芜湖高新区投资服务中心，芜湖 241002；芜湖市弋江区住房城乡建设交通运输局，芜湖 241002）

0 引言

在市政道路施工中，为了避免对沿线周边建筑和地下管线造成损害，深基坑支护工作至关重要[1]。深基坑的支护方式包括桩板式、墙体、锚杆等，其中拉森钢板桩是一种经由振动锤或打桩机持续击打形成嵌入土体的连续板墙[2]。与传统的基坑支护结构相比，拉森钢板桩具备以下优点：①材料自重轻、强度高、刚度大，形成的连续墙体具备很高的承载力；②施工简便、场地占用小，可有效减少土方开挖量，在空间狭窄的市政工程中适用性较好；③抗渗性能好，钢板桩连接处锁口咬合紧密，可作为基坑的止水帷幕；④经济环保，材料可以回收并重复使用20～30 次，施工过程中无需泥浆护壁，减少了混凝土用量。基于以上优点，拉森钢板桩支护技术在工程实践中得到广泛应用。本文选取了某市政道路箱涵基坑工程作为研究对象，分析总结了在软弱复杂地质条件下拉森钢板桩支护技术的具体应用。

1 工程实践

1.1 工程概况

该项目位于芜湖市江北新区，为园区主干路，长度约1.7km，场地地貌单元属河漫滩，系河流冲（淤）积而成，经后期作用，局部形成沟塘等微地貌单元，场地现为农田。该项目所在地土层自上而下依次为：①层：杂填土（），杂色，松散，不均匀，局部饱水，上部主要由粘性土组成，部分由碎石砖块等建筑垃圾组成，该层厚度0.4～4.1m。②层：淤泥质粉质粘土（），灰褐色，呈流塑～软塑状、松散状，饱和，夹少量粉土、粉砂，含少量云母片及生物碎屑。该层在场地内分布较广且深度较大，厚度1.0～19.8m，层顶埋深0.5～11.0m，层顶黄海高程-4.45～5.88m。②1层：粉土夹粉砂（），灰黑色，稍密状，饱和，干强度低，韧性低，粉土粉砂“互层状”，局部以粉砂为主，稍密状，摇振反应快。厚度1.5～13.5m，层顶埋深1.0～10.1m，层顶黄海高程-3.6～5.55m。③层：细砂层（），灰黑色，中密状，饱和，以细砂为主，夹有少量中砂。饱和，含云母片，由石英、暗色矿物颗粒组成，有摇振反应，无光泽。厚度1.3～10.0m，层顶埋深5.9～16.7m，层顶黄海高程-11.05～0.60m。④层：粉砂（），灰黑色，稍密状，饱和，以粉砂为主，含少量云母片及生物碎屑。摇振反应迅速，局部夹少量粉土薄层。该层未揭穿，层顶埋深0.1～8.5m，层顶面黄海高程-15.35～-5.86m。

拟建场地浅部地下水属潜水类型，受地表水及大气降水补给，水位随季节变化，主要赋存于②～③层，勘察期间测得静止水位埋深在0.40～0.90m，其黄海高程4.74～6.15 m。根据区域水位资料该场地历史最高地下水位接近地表。近3～5 年最高地下水位约为地面以下0.3m。

1.2 支护方案

该道路项目在桩号K0+752 处设计采用双孔4×3.2m过水箱涵。通过实地调查以及测量放样结果，箱涵周边为路基及农田，东南角相距30m 处一民房已拆迁，基坑周边并无管线及杆线等，故本工程箱涵基坑安全等级为二级，侧壁重要性系数为1.0，设计安全使用期为12 个月。箱涵位于沟塘中，首先施作围堰排干施工范围内的地表水，清除淤泥后再进行支护开挖施工。箱涵基坑开挖，首级放坡7.0m，然后沿基坑四周设置3.0m 施工平台，再插打拉森钢板桩。综合考虑基坑的安全性以及现场实际情况，采用18m 的FSP-IV 型拉森钢板桩并加设HW400*400*13*21型钢内支撑，支撑间距按4.0m 设置，第一道支撑标高为2.70m。具体详见支护结构平面布置图（图1）和支护结构3-3 断面图（图2）。

图1 支护结构平面布置图

图2 支护结构3-3 断面图

1.3 施工工艺流程

箱涵基坑支护施工工艺流程如图3 所示。

图3 箱涵基坑施工工艺流程图

1.3.1 测量放样 按设计外放后的承台边线作为钢板桩施工基准线。测设地面标高，计算开挖深度，确定钢板桩打入深度，现场进行交底。

1.3.2 钢板桩施打 ①对运至工地的拉森钢板桩的弯曲、破损及锁口情况进行检查、整修；②为了减少钢板桩打入时的摩阻力，提高抗渗性能，施打前应在钢板桩锁口处涂刷减磨剂；③采用履带式振动锤打桩机施打拉森钢板桩；④为精确控制钢板桩的位置和垂直度，正式施打前，应在围堰每条边打入两片钢板桩，并在钢板桩侧焊接型钢作为导向装置；⑤钢板桩应吊起并在垂直状态下完成打入，沉桩至设计标高后沿着前一根钢板桩的锁扣逐一施打，施工中注意监测钢板桩的位置偏移情况，当钢板桩发生偏斜时及时校正或拔出重新施打[3]。

1.3.3 基坑开挖与支护 ①开挖前应及时布设监测点位并完成初始值的测定，在基坑开挖和箱涵施工过程中，应按照预先设定的监测频率和要求对各项目进行监测。②基坑开挖采用竖向分层方法进行开挖，开挖分3 层进行，第一层从原地面开挖，开挖至围檩底标高以下50cm时，安装第一道围檩，待围檩施工完成时，进行第二层开挖，直至挖到基坑底。③土方开挖时，每层开挖深度控制在1.5～2.0m，在距离设计底标高还有30cm 时采用机械配合人工清底的方法，直至承台底标高以下10cm，快速施作封底混凝土及承台垫层。

1.3.4 支撑及围檩架设 ①支撑设置在围檩上，支撑轴线应准确定位在设计标高处。②围檩安装时，首先在围檩底部位置钢板桩上焊接牛腿，牛腿可采用钢板焊接或者工字钢斜切制作，间距为3m。③牛腿完成焊接后，围檩应及时就位并与钢板桩按照3m 的间隔实施点焊，焊缝长度应不小于5cm[4]。④围檩宜避免焊接，如确需焊接，焊缝应设在剪力相对较小的位置（两内撑中间），并用钢板加焊牢固[4]。围檩四个角分别设置一道300 mm*300mm*20 的三角钢板，并与两侧围檩满焊，以保证围檩的稳定。

1.3.5 基底处理 基坑开挖完后尽快换填基层，施工混凝土垫层，进行基坑封底。在基坑四周设置排水沟和集水井，根据现场水量情况及时进行降排水，确保基坑底部无积水。

1.3.6 钢板桩拔除及回填 当箱涵顶板混凝土强度达到设计值后方可进行基坑回填，回填应对称施工，分层夯实。回填至承台顶标高后，按顺序拆除围檩，最后将钢板桩拔除。

1.4 质量控制要点

1.4.1 钢板桩施工 拉森钢板桩打入时应有专人指挥，随时调整钢板桩的垂直度，其垂直度偏差不应大于L/150。当钢板桩打入困难时，可采预引孔等辅助措施。钢板桩拔除时，应采取跟踪灌砂或灌水泥砂浆的措施防止沉降。

1.4.2 围檩和支撑 支撑设置在围檩上，待支撑架设完毕，检查确认支撑的稳定性后，方可继续开挖施工。钢支撑轴线竖向偏差应不大于30mm；支撑轴线水平向偏差应不大于30mm；支撑两端的标高差和水平面偏差应不大于20mm 和支撑长度的1/600；支撑的挠曲度应不大于1/1000[5]。

1.4.3 基坑开挖 基坑周边3m 范围内不得堆土；挖土机械及运土车辆的施工荷载不得超过20kPa；不得在钢管支撑上施加任何施工活载。土方开挖期间，挖土机械不得碰撞支护结构。

1.4.4 基底处理 当开挖至设计标高以上0.3m 时，须采用人工清槽至设计标高，并立即施工垫层，严禁超挖和遭水浸泡。如发生基底扰动或局部超挖，应换填粒径10～15mm 天然级配砂石料或5～40mm 粒径的碎石并整平夯实。

1.4.5 施工降水 应采取可靠的降水措施，将地下水降至坑底以下不小于0.5m，做到干槽施工。

1.4.6 基坑监测 在基坑工程施工期间应对施工全程实施严密监测，按基坑环境保护等级二级控制。如基坑开挖中发现围护结构有局部渗漏，须采用双液压密注浆及时封堵，如基坑开挖中发现围护结构的侧移加快，应立即停止施工，并向坑内回填土，待查明变形原因，并采取加固措施后，方可继续施工。

1.5 基坑监测要求

根据《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2019）相关规定，并结合本项目基坑安全等级及设计文件要求，沿基坑周边布设12 个地表沉降观测点，8 个地下水位监测点；沿着支护结构顶部设置8 个水平、竖向位移监测点，8 个深层水平位移监测点；在钢管支撑上设置6 个支撑轴力监测点。基坑监测频率见表1，实际期数应综合土方开挖速度、土建施工进度确定，当监测项目的累积变化值接近或超过预警值时需加密监测。基坑监测内容及控制要求见表2，监测数据只要有一项达预警值，即须报警，当监测数据达到预警值，应立即停止抽水，进行回灌处理。

表1 基坑监测频率

表2 监测内容及控制要求

2 结束语

深基坑支护施工在市政道路建设中广泛存在，本文在分析项目所在区域的地质水文条件的基础上，提出采用18m 的FSP-IV 型拉森钢板桩并加设一道型钢内支撑的方法进行箱涵基坑支护，取得了良好的支护效果。通过对工程实例的分析，可以得出拉森钢板桩支护技术在软弱复杂地质条件下，能够充分发挥轻质高强、施工简便、抗渗性能好及经济环保等优点，具体的支护方案、工艺流程、质量控制要点和监测要求等，可为今后同类工程提供借鉴和参考。