拉森钢板桩在基坑围护中的应用论文.doc

拉森钢板桩在基坑围护中的应用摘要 拉森桩支护技术在基坑支护中起到保证工期、节约成本的作用。宁波市某商业住宅为保证工期采用拉森钢板桩进行基坑支护，结合该工程特点，详细介绍了拉森钢板桩在基坑支护中的使用情况，使用步骤和注意事项。对使其形成一个成熟的施工工法提供参考。 关键词：拉森钢板桩；基坑支护；施工工艺；施工监测一、 拉森钢板桩的特点拉森钢板桩是一种特制的型钢板桩，用打桩机及振动锤将钢板桩压入地下构成一道连续的板墙，作为深基坑开挖的临时挡土、挡水围护结构。钢板桩结构具有质量轻、强度高、锁口紧密、水密性好、施工方便、施工速度快等优点。近年来随着经济建设和城市建设的快速发展，拉森钢板桩作为围护结构在民用、市政、桥梁、工业建筑的基础工程中得到了广泛应用。拉森钢板桩支护形式有悬臂式、锚拉式、支撑式等。二、 工程概况宁波某商业住宅6#楼建筑面积13700M2，长33.6M,宽17.2M,本工程采用钻孔灌注桩，桩尖进入第6层土。开工之初按规定进行了深基坑方案的设计、施工论证。现场自然标高按地勘数据估算，作为基坑围护设计参数的开挖深度取值4.34.7m，北低南高，整平后场内标高为-2.1-2.5m，较整平前落低约0.5m，相应地基坑开挖深度值变为3.84.2m，鉴于基坑实际挖深变浅，考虑到工期方面的要求，将搅拌桩围护调整为施工周期更短的拉森钢板桩围护，作为成品的拉森桩即插即用，省却了约一个月的搅拌桩施工及养护工期，虽在经济方面偏于昂贵但工期方面优势明显且不受开挖阶段的天气影响（搅拌桩开挖阶段遇连续降雨会造成墙后渗水造成局部坍塌），此亦作为因应防洪访台的一项措施。三、 工程地质条件3.1 地形、地貌宁波地处长江三角洲南翼，东海之滨，杭州湾南岸，三面环海，属于第四纪滨海淤泥平原，工地现场原来为农业耕地，现状主要以水塘、泥沟为主，未回填，场地较开阔，地形稍起伏，表层土质主要以填土和淤泥质粉质粘土为主，土质较差，基地西侧有30米宽的太河自南向北流过。本工程场地设计标高为黄海高程2.85米，地面标高介于4.531.17m 之间，住宅室内0.000相当于绝对标高3.45米，室内外高差0.60米。3.2 地下水本工程拟建场地勘探深度范围内的地下水类型主要为上部孔隙潜水和承压水。赋存于场地浅部土层中的潜水，其补给来源主要为大气降水，并受地表径流影响，水量贫乏，水利坡度小，透水性差。勘察期间潜水水位埋深为0.002.50m。根据地方经验，地下水位稳定，年变化幅度一般在0.5m。在层的粗颗粒图层中赋存有弱承压水，根据地方经验，承压水头很小，综合水头在-18.0m左右，对本工程基坑施工基本无影响。本场地地基土、地下水对混凝土结构及长期浸水中的钢筋砼结构中的钢筋具有微腐蚀性，对干湿交替环境中的钢筋砼结构中的钢筋具有中等腐蚀性。3.3 地基土的构成特点本工程基坑开挖面积总共达到6000 m2，开挖深度为5.45 m ，局部电梯井等部位达到6.95m ，根据地质勘察报告，场地地基土主要由粘性土、粉性粘土和砾石组成，按其沉积年代、成因类型及其物理力学性质的差异，可划分为7个土层，其中层土有两个亚层。自上而下各层土分别为;杂填土、粉质粘土、-1淤泥质粉质粘土、-2淤泥质粘土、淤泥质粘土、粉质粘土、角砾石、粉质粘土，各土层的土性特征详见下表：序号土层分类土层特征层顶标高（m）层厚（m）承载力特征值fak(kpa)杂填土灰色，主要由块石、碎石、砼和淤泥组成，新近堆积，松散4.491.743.60.3粘土黄褐色，俗称“硬壳层”，含铁锰质斑点条纹，可塑，底部渐变为软塑，无摇震反应，干强度高，韧性高，该层分布不连续2.871.051.90.380-1淤泥质粉质粘土灰色，流塑，含云母、有机质、腐植质、少量贝克碎片，具水平云理，层里面夹薄层粉土，无摇振反应，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，局部位淤泥1.66 -4.957.14.755-2淤泥质粘土灰色，流塑，含云母、有机质、腐植质，无摇振反应，有光泽，干强度高，韧性高，局部为淤泥-3.9-6.9410.46.865淤泥质粘土灰色，流塑，含云母、有机质、腐植质，少量贝克碎片，无摇振反应，有光泽，干强度中等，局部位淤泥质粉质粘土，本层在1#6#楼地段缺失-12.86-15.247.21.875粘土褐黄色，可塑，局部硬塑，含姜结石及铁锰质结核，无摇振反应，有光泽，干强度高，韧性高-13.97-20.0820.60.7180角砾灰黄色，角砾以凝灰岩碎块为主，砾径1020mm，部分为碎石，中等风化程度，呈菱角形，充填20%30%可塑粘性土，无胶结，中密。本层在1#6#7#楼地段缺失-16.75 -22.453.60.7220粉质粘土黄灰色，可塑，局部软塑，无摇振反应，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，本层在1#楼地段缺失-19.14-33.7313.10.7140本场地广发分布的湖塘、河汊及其部分形成的暗浜，对拟建建筑物的基础施工有一定影响，基坑设计时需隔断场地内与河道、水塘的水力联系。四、 施工工艺流程 1、拉森钢板桩施工的顺序根据施工图及高程放设沉桩定位线根据定位线控设沉桩导向槽整修平整施工机械行走道路打桩上支撑挖土混凝土施工填土拔除钢板桩。2、钢板桩打桩 （1）钢板桩施工要正确选择“屏风式”打桩方法、打桩机械和流水段划分，以便使打设后的板桩墙有足够的刚度和良好的防水作用，且板桩墙面平直，以满足基础施工的要求，对封闭式板桩墙还要求封闭合龙。 （2）此法是从一角开始逐块插打，每块钢板桩自起打到结束中途不停顿。因此，桩机行走路线短，施工简便，打设速度快。但是，由于单块打入，易向一边倾斜，累计误差不易纠正，墙面平直度难以控制。 （3）先由测量人员定出钢板桩围堰的轴线，可每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，然后挂绳线作为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线，在轴向法向要求高的情况下，采用导向架。 （4）单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大。在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过 2，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。 偏差矫正：钢板桩打入时如出现倾斜和锁口结合部有空隙，到最后封闭合龙时有偏差，一般用异形桩（上宽下窄或宽度大于或宽度小于标准宽度的板桩）来纠正。 3、钢板桩的拔除 （1）基坑回填后拔除钢板桩，拔桩前应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间，否则，由于拔桩的振动影响以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移，给已施工的地下结构带来危害，并影响邻近原有建筑物、构筑物或地下管线的安全。 （2）先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动 1 min2 min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢地往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拔，如此反复可将桩拔出来。 （3）拔桩时的注意事项。第一，拔桩起点和顺序：对封闭式钢板桩墙，拔桩起点应离开角桩 5 根以上。可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。第二，振打与振拔：拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的黏附性，然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下 100 mm300mm，再与振动锤交替振打、振拔。第三，对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，连续振动不超过1.5h。 五、 常见质量问题的原因分析与防治措施（1）渗漏和涌沙 现象。基坑挖土过半时，发现钢板桩渗漏，主要在接缝处和转角处，有的地方还涌沙。 原因分析。拉森钢板桩旧桩较多，使用前未进行校正修理或检修不彻底，锁水处咬合不好，以致接缝处易漏水。转角处为实现封闭合龙，应有特殊形式的转角桩，这种转角桩要经过切断焊接工序，可能会产生变形。打设拉森钢板桩时，两块板桩的锁口可能插对不严密，不符合要求。拉森钢板桩的垂直度不符合要求，导致锁口漏水。预防措施。旧钢板桩在打设前需进行矫正。矫正要在平台上进行，对弯曲变形的钢板桩可用油压千斤顶顶压或火烘等方法矫正。做好围檩支架，以保证钢板桩垂直打入和打入后的钢板桩墙面平直。防止钢板桩锁口中心线位移，可在打桩行进方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移。由于钢板桩打入时倾斜，且锁口结合处有空隙，封闭合龙比较困难，解决的办法一是用异形板桩 此法较困难）；二是采用轴线封闭法（此法较为方便）。治理方法。采用水玻璃水泥浆以阀管双液灌浆系统施工堵漏。（2）拉森钢板桩侧倾和基坑底土隆起及地面裂缝现象。采用拉森钢板桩，开挖土方的挖土机及运土车辆设在地面钢板桩侧，开挖不久即发现钢板桩顶侧倾，坑底土隆起，地面裂缝并下沉。原因分析。这些钢板桩施工都在软土地区，设计的嵌固深度不够，因而桩后地面下沉，坑底土隆起是管涌的表现。在挖土作业时由于挖土机及运土车在钢板桩侧，增加了土的地面荷载，导致桩顶侧移。防治措施。钢板桩嵌固深度必须由计算确定，按建筑基坑支护技术规程（JGJ 1201999）规定执行。挖土机及运土车不得在基坑边作业，如必须施工，则应将该项荷载计入设计中，以增加桩的嵌固深度。一般拉森桩施工时，压密注浆配合，四周有钢板桩支护，基底水压较大，为更好地防水，基底做压密注浆，其厚度按土质而定。另外钢板桩支护转角处连接不够紧密，宜发生流砂现象，故需进行压密注浆，注浆数量为 34 根。如地下水位较高时需进行轻型井点降水配合。六、 基坑支护监测（1）基坑支护检测仪器利用施工单位现有的水准仪和经纬仪进行钢板桩外地表沉降和钢板桩顶点水平位移测量。水准仪用于测量地面和开挖过程控制标高以及施工中的沉降，经纬仪用于测量在钢板桩顶不同位置的施工控制点的水平位移，主要是东西两面基础水平位移和沉降观测。用监测数据反馈来调整处理施工中的突发情况。（2）监测的布置和监测频率在进行主楼基础施工中，只对支护系统进行监测。经研究距离钢板桩顶部每 5 m 设置1个控制点，在基坑开挖前利用仪器测出控制点的坐标作为初始坐标值。监测点布设完成后对原始值进行2次测量，以减小误差。基坑监测的频率随土方开挖进度和基坑变化情况作调整。基坑开挖过程中开挖频率不少于2次/d，开挖完成后开挖频率不少于1次/d。若观测的钢板桩顶部位移出现突变，观测次数要适当增加。当观测的位移趋于稳定时，观测间隔可延长。在设备基础支护施工中，主要要对东西两面基础进行水平位移及沉降观测，设置一个基准初始数据，柱承台基础监测的频率开挖前1次/d，开挖后2次/d。根据柱基础监测，在开挖第一层时位移较小，在开挖第二层时（基坑分2次开挖）位移较大，开挖完毕后柱基础基本处于稳定状态，在连续降雨的时候基础略有位移。一直监测至基础回填完毕。 七、经验总结（1）基坑支护工程是随着对地下空间的不断利用开发而发展起来的一项施工技术，它涉及众多学科与工艺，具有很强的地区特点。浙江沿海地区作为典型的软土地区，基坑支护工程形成了自有的特点。随着新技术、新工艺的出现，基坑工程仍将继续不断发展、完善。 （2）从商业住宅地下室、基础工程选用拉森钢板桩作为深基础支护结构应用的实际效果来看，使用钢板桩做基坑围护，具有施工进度快、安全、占地空间小等优点。此外，钢板桩可以重复使用，节省投资。 （3）采用钢板桩围护截渗和基底压密注浆封底，使基坑能迅速挖至预定高程，基坑面经处理后，即可浇筑底板的混凝土垫层，从而为下一阶段的施工创造了有利条件，不仅提高了工程进度，而且受雨季的影响较小，保证了整个工程的顺利进行。 （4）采用