拉森钢板桩专项施工方案-拉森钢板桩在建筑工程深基坑支护中的应用

1.拉森钢板桩拉森钢板桩，作为一种高效的悬臂支护结构，在建筑深基坑施工中发挥着至关重要的作用。其工作原理主要依赖于振动锤或打桩机的连续击打，使钢板桩能够深入土体，从而迅速构建起一道连续的地下板墙。这一技术不仅实现了防水的功能，还为土体提供了稳定的支护。相较于传统的支护体系，拉森钢板桩凭借其独特的优势在现代建筑中占据了不可或缺的地位。（1）采用热轧型钢制作的钢板桩，自身结构轻盈却强度十足，刚度与承载力俱佳。（2）通过精密的锁口设计，钢板桩之间能够紧密连接，形成强大的咬合力，自然防渗，确保水密性。（3）施工过程简便快捷，且占地面积小，非常适合在建筑密集、空间有限的复杂环境中操作。（4）适应性强，能够应对不同的地质和土质条件，有效减少取土和混凝土的使用量。（5）尽管购置成本相对较高，但钢板桩的互换性好，可重复使用，从而降低了综合成本，同时符合节能、环保和可持续发展的理念。2.工程概况B地块二期住宅项目占地广阔，建筑设计地下1层，地上则高达18至23层，采用框架-剪力墙结构，桩筏基础稳固。根据现场实测和设计标高，本工程的筏板开挖深度在4.9至5.7米之间。基坑整体呈矩形，尺寸约为315.7米长、179.7米宽。结合山西省的相关技术规程和项目周边的环境特点，该基坑的安全等级被定为二级，侧壁的重要性系数为1.0。地勘资料揭露，该区域内地层由上至下依次为：第①层，即第四系全新统（Q4）素填土；第②层，第四系上更新统（Q3）粉土；以及第③层，第四系中更新统（Q2）粉质黏土。各层地层的详细参数已列入表1。此外，该区域的地下水以第四系松散岩类孔隙潜水为主，且无地表水存在。在丰水期勘察时，稳定地下水位位于6.8至9.4米之间，而地下水距离基坑底部的最小垂直距离则为1.6米。

3.支护方案设计本工程场地被归类为Ⅰ级非自重湿陷性，其土体属性为中软土，建筑场地类别确定为Ⅲ类。该区域未发现不良地质作用及灾害迹象，同时也不具备震陷条件。值得注意的是，场地的南侧紧邻高层住宅，该住宅采用钢筋混凝土结构，并设有桩基础，其与基坑边缘的最小距离为6.4米；而东侧则为一栋7层的老旧砖混住宅，其基础形式为扩大基础，与基坑边缘的最小距离为8.8米。此外，尽管地下水位于基坑底部以下，但其与坑底的距离相对较近（最短仅为1.6米），因此在基坑开挖过程中，必须谨慎应对可能出现的坑底渗水或涌水情况。经过专家团队的细致论证，最终决定采用一种结合了拉森式（U型热轧）钢板桩与钢管内支撑的支护方案，以确保基坑施工的安全。具体来说，所选钢板桩的型号为400mm×170mm×15.5mm，其长度为12.0米，截面面积为242.5平方厘米，理论重量为76.1公斤/米。为增强围护结构的整体性、稳定性及抗弯能力，钢板桩的锁口部分采用了焊接连接方式，其连接细节如图2所示。

（2）内支撑设计。在距离桩顶0.5米的位置，设置一道水平内支撑，采用Φ426×10毫米的钢管，长度为4.2米。该内支撑的间距分别为4.0米和6.0米，同时，支撑端头配备500毫米×500毫米×20毫米的封头钢板，以增强结构的稳定性。此外，围檩结构也需进行相应设计，以确保基坑支护的整体性。400毫米×400毫米×13毫米×21毫米的H型钢被选作腰梁，它被安置在450毫米×450毫米×10毫米的钢牛腿之上。牛腿的间距设置为0.8米，并通过焊接与钢板桩相连结。在腰梁与支撑的接触位置，特别增设了厚10毫米、间距为300毫米的加劲板，以增强结构的稳固性。3.1拉森钢板桩的施工流程。首先，进行板桩检验。本工程选用成品钢板桩进行基坑支护。对于新桩，我们遵循出厂标准进行严格检验；而对于重复使用的旧桩，则需在打桩前对其尺寸、端头矩形比、锁口形状以及平直度等外观质量进行全面检查（详细检查标准见表2）。一旦发现不合格的钢板桩，将立即采取相应措施进行矫正，以确保打桩工作的顺利进行。

3.2导架安装在钢板桩的施工过程中，为了避免因屈曲变形而影响成桩的位置和垂直度，我们通常需要预先安装一个具有足够刚度和稳固性的导向架。这个导架由围檩桩和导梁组成，采用单层双面的设计。在安装时，围檩桩的间距应控制在2.5至3.5米之间，而双面围檩之间的间距则需略大于板桩墙的厚度，通常为8至15毫米，但不宜过大。这样，我们就能有效地提升桩体贯入的能力和打入的精度，确保施工的顺利进行。3.3板桩施打钢板桩的施打是整个施工过程中的一个至关重要的环节，它直接影响到支护的质量和施工的安全性。为确保打桩的精确度，并防止因板桩倾斜导致的误差累积，从而增加后期合龙的难度，我们采用了“屏风式打入法”进行施打。具体来说，就是将10至20根板桩整齐地插入导架内，形成屏风状的排列，然后利用桩机进行往返施打，先确保两端板桩达到预定深度，再依次将中间的板桩打入。在施打过程中，我们遵循以下步骤：（1）打桩前，精确地放出支护桩的中线，并在板桩的锁口内涂抹油脂，以减小沉桩时的阻力。（2）打桩时，对第1、2块板桩每沉入1.0米就进行一次测量，以确保打入的精度，并为后续的板桩提供准确的控制依据。（3）板桩分三次打入。首次从12.0米高处打至6米，第二次打至导梁的高度，待导架拆除后，第三次打至设计标高。（4）在打桩过程中，我们持续监测桩身的倾斜度。一旦倾斜度超过2%且无法通过拉齐法进行纠正，就需要将桩拔起重打。（5）当进行板桩合龙时，插合龙口板桩可能会遇到两种情况：①若合龙时尺寸无法调整，可设计一块楔形（或异形）板桩来解决合龙问题。②若板桩尺寸适中，但插下后两侧锁口阻力过大导致无法插到底，此时可采用倒链滑车进行辅助下拉，若有必要，可通过多次重复打桩来克服锁口阻力。此外，钢板桩的施工质量要求详见表格3。

3.4内支撑施工要点内支撑的架设时机、位置选择以及预应力的施加，都对基坑支护的稳定性产生直接影响，这体现了内支撑施工明显的时间性和协调性要求。3.4.1内支撑安装流程钢支撑的安装是在钢板桩施工完毕后进行的。首先，在钢板桩上部的预设位置，每隔0.8米焊接一个450毫米×450毫米×10毫米的钢牛腿。接着，当第一层土方开挖至支撑安装水平标高以下0.5米处（局部需加深1.0米以适应支撑牛腿）时，开始架设钢支撑。整个安装流程如下：完成钢板桩施工→焊接钢牛腿→土方开挖至支撑下方0.5米处→安装H型钢腰梁→就位并校正钢支撑→施加预应力→紧固钢楔→拆除千斤顶→与腰梁进行栓接。在安装过程中，需要注意几个关键步骤：（1）支撑起吊时，为确保位置准确，两端系上棕绳作为拉索进行校正。（2）钢支撑吊装到位后，不要立即松开吊钩。先固定一端于基坑侧面的钢围檩上，然后通过调整另一端的长度进行挂设。若支撑端头与钢围檩面存在间隙，需加设钢板垫块以确保轴向受力。（3）使用两台千斤顶在活动端进行顶压，并保持走向一致。顶出液压千斤顶，使活动插销底板紧贴钢围檩，并施加预应力。随后用钢楔块将活动端紧固。（4）为防钢支撑因轴力变化而不稳定，需用钢丝绳与U型卡将钢支撑两端头拴住，并固定在钢板桩上。（5）所有节点构造均需按设计与规范要求进行焊接或螺栓连接，并针对局部薄弱环节设置加劲板。钢支撑的安装质量要求详见表4。

3.4.2内支撑拆除（1）拆除流程首先，通过支撑起重机收紧钢支撑，然后施加预应力。接着，拆除钢楔和千斤顶，最后吊出钢支撑。（2）拆除时机当管道回填至距离桩顶1.0米的位置时，即可进行钢支撑的拆除。在拆除过程中，为防止卸力时钢管乱撞，需在连接点位置架设托架进行固定。（3）拆除操作使用25吨汽车吊施加起重力，开始施加预应力，并拆除加力端的钢楔。此时，还需拆除腰梁连接处的螺栓。（4）钢支撑吊出连接处处理完毕后，再次利用25吨汽车吊将钢支撑从基坑内吊出，放置在倒运平板车上或吊至基坑2.0米以外的稳定场地上。3.5土方开挖在开挖过程中，我们应遵循“逐层开挖、随挖随撑”的原则，充分利用“时空效应”，以防止土方卸载时产生的应力导致土体隆起。当内支撑安装完毕后，我们首先开挖第一层，其分层厚度控制在1.0米，这样便于后续的内支撑安装。随后，第二层和第三层的分层开挖厚度均需控制在2.0米以内，同时在基底以上预留150~200毫米的土方，以供人工进行最后的清底工作。3.6板桩拔除在地下结构施工完成后，需进行钢板桩的拔除工作。本工程选用振动锤进行拔桩，其工作原理是通过产生的强振作用来扰动土体，使钢板桩周边的土体因振动而破坏，从而减小其黏聚力。这样，借助附加的起吊力，就能克服桩的阻力，将钢板桩顺利拔出。在拔桩过程中，需要注意拔桩的顺序、时间以及土孔的处理。若处理不当，可能导致地表发生位移和下沉，进而对地下结构和周边的建（构）筑物造成安全隐患。具体操作时，应先使用拔桩机夹住桩头进行1~2分钟的振动，待桩周土体松动“液化”后，再缓慢向上振拔。若在拔桩过程中出现带土过多的问题，可采用1︰1的水泥砂浆进行填实固化处理。4.施工监测本工程的基坑安全等级被划分为二级，根据GB50497—2019《建筑基坑工程监测技术标准》的规定，变形测量等级同样为二级。4.1监测项目为确保基坑开挖与地下结构施工过程中的安全，必须对多项指标进行持续监测。这些监测项目包括：支护结构边坡顶部的水平与竖向位移、深层水平位移、周边地表的裂缝与竖向位移，以及周围建筑物的裂缝与竖向位移。在监测过程中，我们将采用DS32自动安平水准仪来测量竖向位移，而水平位移则通过KTS-552全站仪和TDJ6E经纬仪进行精准测量。4.2监测频率监测频率详见表5所示。

在遇到大暴雨天气、结构变形超出相关标准，或场地条件发生显著变化时，应增加观测的频率；一旦出现危险事故的预兆，则需持续进行监测。4.3监测点布置基坑支护侧壁的水平位移监测采用坐标控制系统，而竖向位移则通过水准测量进行监控。监测点应设置在基坑两侧边中部、阳角位置以及邻近被保护对象的关键区域。为确保监测数据的准确性，基准点的水平间距应控制在20米以内，且每侧边至少设置3个监测点。这些水平和竖向位移的监测点是共享的，它们被安置在基坑坡顶上，并确保埋深至少达到1米。此外，对于基坑周边的建筑物，监测点应布置在建筑物的四个