拉森钢板桩施工技巧与质量控制要诀

拉森钢板桩施工工艺及质■控制要点

摘要本文通过施工尖践与探索并结合了施工过程中碰到日勺详细问题及处理问题日勺措

施，较为详细地论述了18米拉森钢板桩的施工工艺和质量控制要点。

关键词拉森钢板桩施工工艺质量控制要点

1.项目概况

甬江特大桥是浙江省宁波市绕城高速公路东段H勺-座特大型桥梁，大桥跨越宁波市镇海

和北仑两个辖区，建成后为宁波市标志性工程。经变更后：全长1.478km,桥的主桥跨径构

成为(54+166+468+166+54)m,双菱形连体桥塔斜拉桥。索塔承台为62X33X5.5m的矩形

整体式钢筋混凝土构造。D2索塔位置现地面标高为+2.45m,承台基坑开挖平面尺寸为

65x36m,开挖深度为6.45m,开挖面积234()m2左右，开挖方量约14976m3。

2.土层技术参数

在D2索塔承台基坑支护设计深度内的地基土，由浅至深重要有如下几层：

2.1II填土：层厚0.7〜1.7m。

2.212亚粘土

灰黄色、灰褐色，软塑〜硬塑，含少许铁锦质斑块，层厚0.0〜1.0m。层底深度1.4〜3.6m。

地基土容许承载力[c0]=70kpa。

2.3III淤泥质亚粘土

灰色、流塑、饱和，多呈薄层状，局部相变为淤泥质粘土。顶板埋深1.4〜3.6m。层底深

度10.50〜18.00。地基土容许承载力[H)]=50kpa。天然孔隙比1.394,饱和度97.6%,液性指数

1.99,塑性指数13.5,粘聚力5.0kPa,内摩擦角8.1°。高含水量、高压缩性，物理力性质差,

为本工程重要地基压缩层，易变形和失稳。

2.4112淤泥

淤泥，灰色，流塑，厚层状，土质不均一，局部为淤泥质粘土，含少许贝壳碎片。顶板

埋深2.00mo层底深度1l.OOnio厚度9.00m。地基土容许承载力[Q0]=50kpa。天然孔隙比1.631,

饱和度96.6%,液性指数1.52,塑性指数27.0,粘聚力6.0kPa,内摩擦角0.9°。高含水量、

高压缩性，物理力学性质差，为本工程重要地基压缩层，易变形和失稳。

2.5III1淤泥质粘土

灰色、饱和、流塑，薄层状〜鳞片状构造。顶板埋深10.50-17.30m,层厚18.80〜33.50m。

地基土容许承载力[o0]=58kpa。天然孔隙比1.407,饱和度97.8,液性指数1.37,塑性指数17.4,

粘聚力8.0kPa,内摩擦角6.8°。高含水量、高压缩性，物理力学性质差，为本工程重要地基

压缩层，易变形和失稳。

2.6III2亚粘土

灰色，流塑〜软塑，薄层，夹亚砂土薄层。顶板埋深20.5~35.5m,层厚30.00〜43.8m。

厚度3.0〜19.1。地基土容许承载力[o0]=90kpa。天然孔隙比0.937,饱和度100.0,液性指数

0.79,塑性指数15.1,粘聚力3O.OPa,内摩擦角17.3°。

本工程地下土层没有承压水。

图1钻探孔平面位置图

4T雷百

山23也22

--------------------------------------=-------------乐•士,-----------

,***~.

言一■—MW1_

<

25.5詈袱土

,—

32**--

图2工程地质断面图

3.不利原因

3.1宁波地区的软土力学性质差，对变形比较敏感；土层为鳞片状，排水性能很差；天

然孔隙比、饱和度高。

3.2承台边线距离水渠近来约为7.0m左右，距离甬江大堤近来20.39m,东侧边线距离便

道近来9.5m左右；承台南侧边线距离便道近来约为12.5m左右；承台西侧边线距离施工道路

近来为7.6m左右N承台北恻边线距离热力管道近来为4.3m左右，重力式大堤高出基坑底近

5m,要考虑大堤和水渠日勺整体稳定性。

3.3基坑开挖时间为2023年1（）月份，这个季节处在高潮位期、台风期，百年一遇水位

为+3.72m,此时水压高度7.72m。

3.4受水渠、热力管道、防汛大堤、水平支撑的影响，出土方向只能在南边，挖土比较

慢。工程桩净间距约为3.4m,导致局部修土困难。

4.围堰设计形式

D2索塔承台根据基坑工程上述特点及施工条件并结合以往工程实践经验和项目自身H勺

条件（镇海侧采用钢管桩施工，采用的钢管桩材料将用在全桥支架上，假如北仑侧也采用钢

管桩施工，将产生多出的支撑材料且北仑侧土质较镇海侧差，水位较高，土体稳定性受渗水

影响较大），通过多种方案的分析计算比较，决定选用如下支护构造形式：基坑东侧、南侧、

西侧三侧采用IVW型（600mmX210mm义18mm）钢板桩围护，靠近水渠一侧（北侧）采用

（P61068螺旋电焊钢管桩，根据不一样地段土层状况，桩长24.00m〜27.00m。考虑到北面靠近

河渠，为了防止渗水，在枢管桩外侧施打一排长12m,型号为（400mmX170mmX15.5mm）

内钢板桩。钢板桩中心离承台边距离21.5m。围堰支护桩与围楝需尽量紧靠，在牛腿位置两

者需采用焊接连接，其中空隙采用素混凝土充实，在其间放置一定数量日勺（P10钢筋防止混凝

土受力后开裂后掉落。（P10钢筋必要时与围橡、支护桩焊接固定。

详细分布如下图：

班褥12米拉森钢板机

18米拉森钢板桩

水平支撵平面布置图

图4基坑支撑示意图

5.钢板桩围堰施工构造的设计计算

5.1计算方式

计算工具采用理正基坑支拧软件，结合部分手工复核计算。

5.2计算思绪

（1）采用钢板（管）桩加设钢支撑H勺支护形式，单元计算采用m法，结合经验系数进

行调整；

（2）地面超载按不一样的周围环境及施工围堰的构造形式进行设置；

（3）截面设计按如下工况计算的最大弯矩进行设计：

工况一：自然地坪放坡开挖至钢支撑围楝底・0.300,安装围楝及一道钢支撑；

工况二：第二次开挖至开挖标高一4.00；

工况三：钢支撑安装完毕后后，土体开挖到基坑底部并及时施工500厚钢筋混凝土垫层；（因

设计按最不利原因考虑该工况视同工况二处理下列计算就不予列出）

工况四：桥墩承台分层浇捣，第一层2500厚混凝土施工完毕（至-1.000）,承台周围和围护

桩之间浇捣混凝土换撑带强度到达8（）%后，拆除钢支撑；

工况五：承台所有施工完毕，承台周围土体回填后拔除钢管桩。

5.3支护计算

各工况：

工况1--开舟(3.20H)

-131-------------------------------qr-5a-----------------------------6^----=^15|------1----------------<in・1g-------ms—

IT。』isc

----------------\I

:/:\::4

is/ii?\i$I?

w/ec，・其

1szl_____________________

尊力(KN)

■645)-----(1442》<-3917>------<000>c-000)-----<60J6><-5691)——<1099

<-12154>-----<]442^^0.0)------COO>C0.00>-----<2]]7>C-1007^-----C0.00>

3•-寻ft(650r.)

5.4支护桩单元计算成果汇总表:

基坑等级：n级重要性系数：LOO

单桩最整体

支撑力桩身最抗隆起

稳

计算挖土深桩长大穹矩定抗倾覆

支护桩型(kN/0大位移系数

系

区域度(m)(m)(kN.m)数系数

.71m)(mm)

挖至坑底Terzaghi

I区6.500小610钢管桩24.00275.15122.9946.421.3733.1971.380

II区6.500IVW型18.00275.60131.4548.791.3616.8391.365

IH区6.500IVW型18.00267.89139.5949.611.3237.8401.375

5.5支护桩单元计算结论

从以上一系列H勺计算及分析中可看出采用设计H勺钢板柱及钢管桩作为围堰施工是可以满足施

工规定的I也是合理时。

6.拉森钢板桩施工工艺流程：

___现场三通一平_毋位放样

钢板衽预购

-咚里一———耘钢板靛场检测

,由布跖阳&扁定位掷2侬而瞬幅

镭板据点装运输

钢板正诧存

;II--------侠＜欣》位卜------------后送血板桩一

—1_____!______

垂直度控制--平面位属控制

-押击‘沉胜一

停'锤-植顶标高控制

桩机松动定位

7.施工准备：

7.1试桩

钢板桩沉桩施工前先试桩，试桩位置选择在离施工现场不远处与施工现场地质条件相似

位置或在钢板桩施工位置选用具有代表性区域，试桩数量不不不小于10根。试桩的各项试验

数据经分析后确定现场施工所采用口勺钢板桩类型及施打机械型号。

7.2钢板桩日勺检查

对钢板桩，一般有材质检查和外观检查，以便对不合规定的钢板桩进行矫正，以减少打

桩过程中日勺困难。

外观检查：包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端部矩形比、平直度和锁口形状

等项内容。检查中要注意：a）对打入钢板桩有影响的焊接件应予以割除；b）割孔、断面缺

损的应予以补强；c）若钢板桩有严重锈蚀，应测量其实际断面厚度。原则上要对所有钢板桩

进行外观检查。

材质检查：对钢板桩母材的化学成分及机械性能进行全面试验。包括钢材H勺化学成分分

析，构件的I拉伸、弯曲试验，锁口强度试验和延伸率试验等项内容。每一种规格H勺钢板桩至

少进行一种拉伸、弯曲试验。每20-501重日勺钢板桩应进行两个试件试验。

7.3钢板桩吊运

装卸钢板桩宜采用两点吊。吊运时，每次起吊H勺钢板桩根数不适宜过多，并应注意保护

锁口免受损伤。吊运方式有成捆起吊和单根起吊。成羽起吊一般采用钢索捆扎，而单根吊运

常用专用日勺吊具。

7.4钢板桩堆放

钢板桩堆放的地点，要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形H勺平坦而结实H勺场地上，

并便于运往打桩施工现场。堆放时应注意：

堆放H勺次序、位置、方向和平面布置等应考虑到后来的施工以便；

钢板桩要按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌阐明；

钢板桩应分层堆放，每层堆放数量一般不超过5根，各层间要垫枕木，垫木间距一般为

3-4米，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不适宜超过2米。

7.5机械设备配置

在较深水中打桩时，要根据工地使用机械及水上作业口勺设备规定安排；在岸边或浅水处,

可采用用简易脚手架或直接用打桩机或吊机、扒杆等机械打桩。

打钢板桩时选用较轻型桩架，一般锤重宜不小于柱重、锤击能要合适。本项目18米拉森

钢板桩及钢管桩采用501履带吊及DZ90型液压振动锤配合沉桩；12米拉森钢板桩采用专业

5()t履带式高频钢板桩打桩机。

7-150t履带吊及DZ90型液压振动锤配合沉桩

7-2专业50t履带式高频钢板桩打桩机

7.6导架的安装

在钢板桩施工中，为保证沉桩轴线位置的对附和桩的竖直，控制桩的打入精度，防止板

桩日勺屈曲变形和提高桩欧I贯入能力,一般都需要设置一定刚度的、结实时导架，亦称“施工围楝”。

导架采用单层双面形式，一般由导梁和围楝桩等构成，围楝桩的间距一般为2.5〜3.5

米，双面I制擦之间日勺间距不适宜过大，一般略比板桩墙厚度大8〜15mm。导架的安装，一般

是先打定位桩或作临时施工平台。导架采用在工厂或现场分段制作，在平台上组装，固定在

定位桩上。当未设定位桩时，直接放置在施工平台上，待插打入少许钢板桩后，逐渐将导框

固定到钢板桩上。

安装导架时应注意如下几点：

(1)采用经纬仪和水平仪控制和调整导梁的位置。

(2)导梁日勺高度要合适，要有助于控制钢板桩的施工高度和提高施工工效。

(3)导梁不能伴随钢板桩H勺打设而产生下沉和变形。

(4)导梁日勺位置应尽量垂直，并不能与钢板桩碰撞。

7-3钢板桩施工导架

8.钢板桩施打

拉森钢板桩施工质量直接关系到施工止水、挡土和基坑安全，是本工程施工最关键口勺工

序之一。

8.1钢板桩施打措施的辨别及各法优缺陷的比较

根据钢板桩打入措施不一样可采用“单独打入法”和“屏风打入法''施工。两种措施的优缺

陷及合用条件见表2。

单独打入法和屏风打入法优缺陷比较表2

比较内容

施工康、长处缺陷合用条件

打入措施简便迅速不需易使钢板桩向一侧倾板桩墙规定不高，板

单独打入法

辅助支架斜，误差积累后不易纠正桩长度较小H勺状况

可戒少倾斜误差积累，插桩的自立高度较大，

屏风式打入法制止人为倾斜，易于实现封必须注意插桩稳定和施工除个别次况外均合用

闭合拢，保证施工质量安全，施工速度较慢

根据钢板桩之间口勺锁扣方式，还可采用大锁扣扣打施工法及小锁扣扣打施工法施工。如

图8—2所示。两种措施日勺优缺陷及合用条件见表3。

Jr

图8—2钢板桩打入方式示意图

(a)大锁扣扣打施工法;(b)小锁扣扣打施工法

大锁扣和小锁扣扣打施工法优缺陷比较表3

、、匕较内容

施工两长处缺陷合用条件

•

钢板桩有一定倾仅合用于强度较高

大锁扣扣打施工法打入措施简便迅速斜度不止水，整体性透水性差，对围护系统规

较差,板桩用量较大定精度低口勺工程

L

能保证施工质量,且止水效果、合用范围广，大都采

小锁扣扣打施工法打法较复杂

支护效果均很好，板桩用量较少用此种措施

8.2钢板桩施打方式措施确实定

试桩施工过程及出现的问题

试桩位置选择在承台东侧，由东北角开始进行，试桩共安排了11根钢板桩做为试桩；首

先由测量队精确放出围堰在东侧的施打位置，根据围堰尺寸及现场状况制作导奖，采用501

履带吊及DZ60型液压振动锤配合按小锁扣扣打施工法和单独打入法沉桩。在试桩施打过程

中1、4、6号桩在施打过程中的前6米左右下沉速度较快，待下沉6米左右后下沉速度逐渐

缓慢，钢板桩下沉的前6米平均下沉速度为5〜15s/m,待下沉6米左右后下沉速度仅为18()〜

360s/m,6号桩甚至在沉桩10米后不再下沉，且有出现倾斜现象，需不时调整振动锤方向来

调整斜率，但最终还是只能重新拔起进行二次施打。由于1号桩施打过程中仅考虑到钢板桩

内垂直度而忽视了其与围堰坐标控制线H勺顺直度，施工中虽按照质量控制原则控制但由于1

号桩是定位桩，对质量规定需更严格，但在施工中并没有提高对定位桩的质量控制，同步导

架在试桩时也过于微弱(简朴地在施工现场放置2根焊接到一起并平联起来口勺12米300X300

X21日勺H型钢，并且也未对导架进行必要的固定)，从而使得7、8、9、10、II号桩施打中

位置渐渐偏高围堰坐标线，且7、9、11号桩在施打过程中引起周围相临桩溜桩状况出现，使

得7、9、11号桩不能施工至所需日勺标高高度。试桩进行了整整3个工作日，整个过程中效率

低下且施工质量不容乐观，在11根试桩中仅2、3、5号桩施工正常，其他桩都不一样程度日勺

出现溜桩或周围板桩溜桩以及因斜率控制不好形成相临桩互相挤压不能下沉，导架也在试桩

过程中散架2次，不可以起到应有的导向作用。最终只能对6、7、11号桩采用大锁扣施打，

3、4、5号桩采用小锁扣扣打法。

试桩问题H勺处理及对的钢板桩施打方式措施确实定

通过前期施工试桩阶段出现日勺问题进行分析后认为：（一）导架钢度及整体性较差且自

我稳定性局限性；（二）振动锤振动力局限性，在受到一定阻力后不能下沉板桩，近而只是

在一种范围土层产生振动，导致附近土体液化使得临近钢板桩溜桩。（三）对定位桩质量规

定不严，重视不够。（四）钢板桩施打法需多样化，不能只拘于一种，需集所有施工措施方

式日勺优势。因此在钢板桩的施工进入正轨后项目部在施工时首先加强了导架强度H勺自身稳定

性（如照片7—3所示）；并在振动锤方面将原有的DZ60型液压振动锤更改为DZ90型液压

振动锤（如照片7—1所示）；定位桩施工（基本上都为承台转角处的钢板桩）时加强对其斜

率、顺直度等控制；通过对两种钢板桩施打措施及两种锁扣扣打施工措施H勺探索与比较，从

项目实际状况出发为保证钢板桩打设精度总体采用了屏风式打入法，少数量特殊状况采用单

独打入法，锁扣采用大锁扣扣打施工法和小锁扣扣打施工法相结合即承台转角和沉桩施工中

跟桩严重需重新施打导向桩时采用大锁扣扣打法，其他状况所有采用小锁扣扣打法。

8-1沉桩施工中跟桩严重需重新施打导向桩时采用大锁扣扣打法

8-2承台转角采用大锁扣扣打法

8-3小锁扣扣打施工法

8.3钢板桩施工过程

在试桩后确定了钢板桩施打方式措施并对某些设备等进行调整后进入正式施工，施工时

首先用吊车（专业沉桩设备）将钢板桩吊至插桩点处进行插桩，插桩时每个锁口都对准，每

插入一块相扣1〜2米时立即先启动振动锤轻轻锤击。在打桩过程中，为保证垂直度，用两台

经纬仪在两个方向加以控制。为防止锁扣中心平面位移，在打桩进行方向H勺钢板桩锁口处设

卡板，制止板桩位移。同步在围楝上预先算出每块板块的位置，以便随时检查校正。将10-20

根钢板桩成排插入导架内，使它呈屏风状，然后再施打。一般将屏风墙两端的一组钢板桩打

至设计标高或一定深度，并严格控制垂直度，用电焊固定在围槐上，然后在中间按次序分1/3

或1/2板桩高度打入。施工次序有正向次序、逆向次序、往复次序、中分次序、中和次序和

复合次序。施打次序对板桩垂直度、位移、轴线方向H勺伸缩、板桩墙H勺凹凸及工桩效率有直

接影响。因此，施打次序是板桩施工工艺日勺关键之一。我部在施工中选择原则是：当屏风墙

两端已打设日勺板桩呈逆向倾斜时，应采用正向次序施打；反之，用逆向次序施打；当屏风墙

两端板桩保持垂直状况时，可采用往复次序施打；当板桩墙长度很长时，可用复合次序施打。

施工中应根据详细状况变化施打次序，采用一种或多种施打次序，逐渐将板桩打至设计标高,

一次打入时深度一般为O5・3・0米。

在施工过程中规定注意如下几点规定：

（1）钢板桩放线施工，桩头就位必须对日勺、垂直、沉桩过程中，随时检测，发现问题，

及时处理。沉桩容许偏差：平面位置纵向100mm,横向为.50mm〜0mm；垂直度为35%。。

（2）沉桩施前必须平整清除地下、地面及高空障碍物，需保留的地下管线应挖露出来，

加以保护。

（3）基坑开挖后钢板桩垂直平顺，无严重扭曲、倾斜和劈裂现象，锁口连接严密。

（4）打桩前，在钢板桩的锁口内涂油脂，以以便打入拔出。组桩及单桩的锁口内，涂以

黄油混合物油膏（重量配合比为：黄油：沥青：干锯末：干粘土=2：2：2：1）,以减少插打

时的摩阻力，并加强防渗性能。

（5）在插打过程中随时测量监控每块桩日勺斜度不超过2%,当偏斜过大不能用拉齐措施

调正时，拔起重打。

（6）振桩前，振动锤的桩夹应夹紧钢桩上端，并使振动锤与钢板桩重心在同一直线上。

(7)振动锤夹紧钢桩吊起，使钢板桩垂直就位或钢板桩锁口插入相邻桩锁口内，待桩稳

定、位置对时并垂直后，再振动下沉。钢板桩每下沉1〜2mm左右，停振检测桩日勺垂直度，发

现偏差，及时纠正。

(8)沉桩中钢桩下沉速度忽然减小，应停止沉桩，并钢桩向上拔起0.6〜1.0m,然后重

新迅速下沉，如仍不能下沉，采用其他措施。

钢板桩打设公差原则

项目容许公差

板桩轴线偏差土l()Cm

桩顶标高±10cm(一般也可视现场详细状况)

板桩垂直度土5%o

(9)锁扣需密扣且保证开挖后入土不不不小于2米，保证钢板桩顺利合拢；尤其是工作

面的四个角要使用转角钢板桩，若没有此类钢板桩，则用旧轮胎或烂布塞缝或采用反扣补桩、

大锁扣扣打等辅助措施密封。

(10)钢板桩插打完，即可开挖。设计有支撑日勺I制堰，先支撑再开挖，并检查各节点与否

顶紧，板桩与支撑与否焊接牢固，防止因开挖而出现事故。开挖速度不能过快，且要随时观

测I制堰日勺变化状况。当锁口不紧密有漏水时，用棉絮等在内侧嵌塞，同步在漏缝处撒大量木

屑或谷糠，使其由水夹带至漏水处自行堵塞，在桩脚漏水处，可采用碎封底等措施。打入桩

后，在开挖过程中全程进行桩体的闭水性检查，对漏水处进行焊接修补，每天派专人进行检

查桩体。

8-4围堰施工整体效果实照

9.质量控制

9.1使用新钢板桩时，要有其机械性能和化学成分的出厂证明文献，并详细丈量尺寸，检

查与否符合规定。

单位：mm表4

项目容许偏差

+10

总宽度W

-5

总高度11±6.5

<10±1.0

腹板厚度t>10v<16±1.2

216±1.5

长度无规定

W10mWO.12%总长

镰刀弯

>10m<0.10%X（总长TOm）+12

WlOmWXO.25%总长

翘曲