市政管道深基槽開挖工程中的鋼板樁支護技術

劉巨龍

（中土集團南方建設發展有限公司，廣東 珠海 519000）

1 引言

拉森鋼板樁是一種特制的鋼板樁，能在深層基坑內作為臨時排水屏障。本發明具有質量輕、強度高、鎖口嚴密、防水性能好、施工方便、施工快速等優點[1-2]。近年來，由于國家的經濟、城市化的迅速發展，拉森鋼板樁作為一種新型的樁基工程得到了越來越多的應用。本文通過一項具體的工程，探討了拉森鋼板樁支護技術在城市供水管道深槽施工中的應用。

2 工程概況

該項目采用3.55～4.86 m 深的地下雨水管，在地下雨水管網中鋪設。在工程勘察報告的基礎上，針對不同的土壤性質和周圍環境提出了相應的施工方案。位于K0+290 處線路東側有一條明溝，這條明溝常年流水，在K0+290～K0+912 段落雨水方溝的開挖過程中，計劃使用明溝的方式進行疏排。溝槽開挖時，在溝槽的兩邊設置400 mm 的排水明溝，每隔30 m 左右設置1 個集水井進行排水。

根據《檐州濱海新區第一、第二組團拆遷安置區“幸福家園” 周邊基礎設施項目工程地質勘察報告》，K0+000～K0+260段溝槽位于第三層生物碎屑巖（Q2m）中，建議采用履帶式鑿巖碎石開挖該段溝槽。K0+260～K0+700 段的排水溝位于粉質黏土層（Q2m），建議邊坡開挖排水溝，開挖坡度為1∶0.75。K0+700末端段位于②-1 層中間砂層（Q3m），由于地下水位高，開挖過程中可能形成流砂，因此，在溝槽兩側施打9 m 拉森鋼板樁，可防止開挖雨水管道時導致管線發生移位。

3 基坑鋼板樁支護方案

K0+700 末端段雨水溝渠采用鋼板樁圍堰，置入鋼板樁788 t。

3.1 材料規格及設計參數

鋼板樁長9 m，寬400 mm，高125 mm，厚13 mm，類型為拉森型Ⅲ[NKSP-Ⅲ（L）型]。單根樁體質量為60 kg/m，板的截面模數Wx=1 340 cm/m。鋼板樁的允許應力為180 MPa。

3.2 帷幕設計要求

基坑的支護帷幕大多為9 m 長的樁，也有一小部分（大約280 m）為12 m 長的樁，在打鋼板樁之前，將基坑上方1.5 m的表土鏟去，然后進行鋼板樁的施工。深基坑內鋼板樁圍護帷幕的支承體系是由H300 型鋼組成的鋼質圍擋體系；每4 m 左右布置一條內側支承梁，并使用φ300 號鋼管支撐于腰梁。

3.3 基坑鋼板樁支護帷幕施工要求

（1）首先，由測量員確定鋼板樁圍堰的軸心，可按一定間距布置引導樁，引導樁直接采用鋼板樁，再以鋼絲繩為引線，在打樁過程中通過引線來控制鋼板樁的軸心。（2）鋼板樁的溝槽大小應符合設計要求，其允許偏差為-10 cm。（3）應對鋼板樁表面缺陷、端部矩形率、體擾度、樁體扭曲、截面局部變形及鎖口變形處預以矯正，以確保鋼板樁符合技術要求。（4）在打樁之前，應對鋼板樁進行防腐處理，再用環氧煤焦油進行防腐。鎖口必須填充防水材料。鋼板樁在施工時必須安裝導向架。在下樁過程中，豎向誤差不得超過1/100，同時應保證鎖口緊密[3]。（5）鋼板樁采用挖掘機打拔，鋼板樁應分階段進行打樁。根據場地條件，打樁順序從一側向另一側按60～100 m 的距離進行。（6）為了便于機械開挖，基坑成型后必須立即安裝內部支撐，鋼板樁和圍護結構間的空隙可用硬木填充。

4 鋼板樁支護技術

4.1 施工技術流程

鋼板樁定位布設→挖掘導向梁→安裝導梁→將鋼板樁打入地下→拆除導梁→開挖溝底，安放內部支撐→排污管道裝置→排污管線閉水試驗→50 cm 的內撐條下溝回填→移除橫梁和內托架→路基填筑→拔樁→鉆孔灌注樁。

4.2 場地平整壓實

在澆筑鋼板樁之前，要對其外部工程區域進行平整和碾壓，以保證槽壁外部的土層較為緊密，能夠滿足打樁施工的需要。

4.3 鋼板樁吊運

安裝和卸載鋼板樁宜使用二點式起重機。每次提升不超過5 根鋼板樁，并要注意保護鎖頭不被破壞。提升方式有兩種：成束提升和單根提升。成束提升通常采用鋼索，單根提升通常采用專用的吊鉤。

4.4 鋼板樁堆放

鋼板樁堆放宜選擇平坦、堅實之處。將鋼板樁分層堆疊，一般每層不超過5 根，層與層間墊上枕木，墊木間距一般為3～4 m，上、下兩層墊木應成一條垂直線，堆高不得超過2 m。

4.5 導架的安裝

在板樁施工過程中，必須設置堅固的引導支架，以確保樁基的準確定位及垂直定位，增強沉樁貫入能力、控制沉樁的深度精度、避免板樁扭轉。導向框架包括一根單橫梁和一根支撐檁條。在導向框架的安裝過程中，有以下幾點需要注意：（1）使用經緯儀、 水平儀等儀器對導向梁的定位進行控制與調節；（2）導梁應選擇合適的高程，以利于鋼板樁成孔高度的控制，同時提高工作效率；（3）在打設鋼板樁時，導梁不得發生沉降或變形；（4）導梁放置在盡可能垂直的地方，并且不會與鋼板樁發生沖突。

4.6 鋼板樁施打

1）采用履帶挖土機（帶有振動錘）開挖，開挖前，必須精確放行支撐樁中線。

2）在澆筑樁身之前，逐個檢驗鋼板樁，將連接鎖頭生銹、變形較大的鋼板樁拔除，待修補后再投入使用。在鐵絲網的鎖孔上抹上一層油，便于鋼板樁插入和取出。

3）在打樁時，對每一根樁身的傾斜程度進行實時監測和檢測，在傾斜程度太大，無法通過拉直方式對正的情況下，將其拔出并重新對正。為了確保垂直度，采用2 個經緯儀雙線監測。

4）在施工過程中，采用屏風法施工。該方法不會引起鋼板樁的屈曲、扭轉、傾斜及壁面下陷，鉆孔精度高，易于封閉。首先，在導框內埋設10～20 根鋼樁，形成網眼后再開始打樁。通常，要先將隔柵兩側的一套鋼板樁打至設計標高，經檢驗合格后，將其焊接于圍檁上，然后在中間1/3 或1/2 的高度處進行鉆孔。屏風法打樁順序可分為正序、逆序、往復序、中分序、中和序、組合序等。鋼板樁布置的次序對鋼板樁的垂直位移、軸向膨脹、鋼板樁墻凸度和施工效率都有重要影響。因此，合理選擇鋼板樁的成孔順序是成孔技術中的一個重要環節。選用的原則為：在已打好的屏風墻兩端的鋼板樁方向相反時，應按正序進行，相反時，按反向進行；在屏風墻體兩端的鋼板樁仍處于豎直狀態的情況下，可以按往復式順序施工；在鋼板樁較長的情況下，可以采用組合順序施工。在施工時，應根據具體條件來確定其施工順序，可采用一種或幾種順序，逐次打至設計標高，一般為0.5～3.0 m。本工程采用正序施工。鋼板樁允許變形量為：樁頂標高±10 cm，鋼板樁軸線偏差±10 cm，鋼板樁垂直度2%。

4.7 支撐體系施工

經計算，拉森鋼板樁采用一道內側支護，分兩步進行，第一步是機械開挖至2 m，然后進行大梁、內撐的安裝，其次是手工與機械一起挖到坑底。在施工過程中，及時設置圍檁和內撐，確保施工的安全性。挖出來的土方全部由外而內堆積，溝槽邊不堆土。

（1）材質：所有型號的鋼材均為Q235-B 級。（2）各部件的連接：所有支承系統的結合部均為平接頭，焊接成水平接頭。在所有結合部的拐角上，均應有300 mm 的橫向連接鋼板。在各部件的接頭上，采用全焊接方式，焊接長度不得少于8 mm。為了提高腹板的穩定和扭轉剛度，在梁柱與支座的結合部加厚10 mm 的鋼肋。

4.8 鋼板樁的拔除

在區域內的混凝土排水管鋪設完畢之后，將渣石等物質回填至距管頂30 cm 的位置，然后進行支撐的拆卸，拆卸時，先拆橫向支撐，后拆順水支撐。在下道支護拆除完畢后，按層狀進行回填，當離上道支護30 cm 時，首先將上道水平支護拆除，然后將順流支護拆除；在全部支撐物被移除后，以10%比重的灰泥土進行回填，填至鋼板樁頂部。

拆除支架時，要拆除各種連接和加固構件，徹底拆除焊接觸點，并有專人在現場指導拆卸和切割施工，確保整個支架拆除施工的安全。

4.9 鋼板樁土孔處理

拔樁后遺留的樁孔應及時進行回填，回填土料為砂。樁孔的處置：為了使樁孔能及時回填，在打樁機提升1 m 的時候停止下鉆，振動幾分鐘，方便樁孔充填。當鋼板從樁孔中抽出后，預留的空間要立即用1∶1 的水泥漿進行填充。

5 監控量測

5.1 監測位置

觀測基坑的水平位移、基坑兩側的地面沉降、基坑的水平位移、基坑支護軸力等。

5.2 監測點數量及點位設置

于溝槽外側5 m 處設置沉降監測點，沿溝長10 m 設置水平位移監測點，在基坑兩側各設置5 m 左右的水平距離，即在基坑的最深處設置一個水平位移監測點，同時在基坑的兩端分別設置沉降、傾斜及水平位移監測。結合工程實際，觀測了基坑底部的回彈與隆起情況。

5.3 監測和試驗控制指數

支撐樁頂處的水平移動不超過10 mm，移動速度不超過2 mm/min。外圍地表沉降量不超過15 mm，雨水方溝區域的水平偏移量不超過5 mm。

5.4 監測要求

在支護工程實施之前，準確地測量初值。在施工過程中，注意保護好試驗點和試驗器材，避免試驗器材受到損害。為了保證試驗參考點的可靠度和試驗儀器的正常使用，必須采取有效的方法，以保證試驗結果的正確性。應將監控資料和最后的試驗評估結果及時提交給設計者，以便于分析和制定預防措施。

5.5 監測周期

監測期為從基坑開挖到基坑回填的時間。在圍護施工期間，一般情況下，相鄰被測物的監測時間為2 d；日變化或累積變化超過警情時，應增加檢測頻率，達到1 次/d；對于監測資料出現異?；蛲蛔兟蔬^大等特殊情形，可適當增加監測頻率或追蹤監測。在地下工程建設期間，需要對每個監測項進行2～3 次/d 的監測。在拆除階段，每日監測1 次。

5.6 實施工作要點

在確定支撐方案之后，按照有關技術規范進行支撐結構的設計，確保支撐系統和材料的選擇符合支撐結構的安全性要求。在建設項目開始之前，應組織專家對建設項目進行評估，評估通過后才能開始施工。

6 結語

通過使用鋼板樁支護施工技術，使本工程排水管道基坑工程施工段得到了有效的支護，確保了基坑內大管徑鋼筋混凝土排水管道的安裝能夠安全、高效地完成，從而達到市政工程社會效益與經濟效益的最優結合。本文介紹了一種在深基坑內采用鋼板樁支護系統的方法，并對其在深基坑內的應用進行了總結，為類似市政管線的安裝提供了可借鑒的經驗。