拉森钢板桩在基坑开挖支护的应用-工法网 GongFaWang.com

拉森钢板桩在濮阳豫能电厂厂外翻车室基坑开挖支护的应用

摘要：本文案例取自一个河南省十三五规划重点工程，该案例是拉森钢板桩在基坑开挖支护的典型应用。主要介绍确定使用拉森钢板桩的依据，以及拉森钢板桩的施工机具选型、定位防线、打入、垂直度标高控制、锚杆与围檩施工，以及拉森钢板桩的拔出等工艺要点。

关键词:拉森钢板桩;排桩;围檩;整体稳定验算;抗倾覆稳定性验算

项目概况

濮阳豫能发电有限公司2×60万千瓦机组上大压小工程是河南省重点工程，该工程厂外煤炭输送部分由我们河南省电力勘测设计院以EPC总承包方式承建。厂外煤炭输送部分的主要工程特点是将铁路来煤卸车区设在厂外5.5km处，煤炭在卸煤区经卸车、除杂物、筛碎后经管带机运至主厂区。这样做既大幅降低了运煤投资，也提高了输煤系统的卸车、储煤能力。实现这样的卸车能力要建设容纳FCD2-220-A/B转子式双车翻车机两台的翻车机室，该翻车机室结构底标高为-13.60m，平面结构尺寸为42.0m×28.0m，其下方#1转运站结构底标高为-25.0m，整体尺寸约为13.4×26.15m，局部凸出5.6×6.8m，翻车机室的南侧30米就是国铁晋豫鲁铁路，保证铁路运行安全更是增加了翻车机室开挖支护的难度。

图1 基坑围护示意图

翻车机室及其下方#1转运站施工位于工程关键线路，且其他作业线路相对自由时差都在四个月以上。这样的工程特点使得翻车机室的开挖支护成为重点。

备选方案比选

为了保证翻车室开挖支护方案的安全可靠、尽量缩短工期、费用控制在可控计划范围以内，我院厂外煤炭输送EPC总承包项目部根据地质勘测报告(见表1“地质勘测报告摘要表”)策划了多种翻车室开挖支护方案。

表1 地质勘测报告摘要表

“地质勘测报告摘要表”备注:基坑开挖深度内以第四系为主，地下水稳定水位埋深7.5~9.5m。地下水位标高在39.90~41.20m。经反复比选，确定了以下两个备选方案:

备选方案一:1、-9米以上土层开挖与工艺边坡支护(南侧-8米);2、基坑降排水;3、-9米以下(南侧-8米)翻车机室护坡桩施工与腰梁、冠梁围护;4、使用沉井工艺-13.60m以下的#1转运站。

备选方案二:1、-9米以上土层开挖与工艺边坡支护(南侧-8米);2、-9米以下(南侧-8米)翻车机室拉森钢板桩施工与围檩支护;3、基坑降排水;4、使用沉井工艺-13.60m以下的#1转运站。

这两个备选方案的主要区别就在于-9米以下(南侧-8米)翻车机室土方开挖的方式是采用排桩支护还是采用拉森钢板桩钢板桩支护。

依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-2012、《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)，使用《里正深基坑支护结构计算软件》7.0版(BP1)，对两备选方案各个开挖、加撑工况通过内力位移包络图进行结构计算，以及分别使用三角形法、指数法、抛物线法进行地表沉降图结构计算，再进行整体稳定验算(使用瑞典条分法)、抗倾覆稳定性验算、抗隆起验算、嵌固段基坑内侧土反力验算，以及锚杆抗拔承载力验算。在都能满足规程、规范的前提下，对这两个备选方案进行工期、费用比较:

实施排桩围护方案首先要实施钢筋混凝土钻孔灌注桩，然后需要实施锚固、腰梁、冠梁施工。由于要经历钢筋笼制作、混凝土浇筑与养护等过程，预计工期七个月。实施拉森钢板桩围护方案则只需直接使用专用打桩机械在水刀配合下，将拉森钢板桩震打至设计标高，预计工期四个月。可见，两者相比，拉森钢板桩围护方案施工机械简单、施工方便快捷、无需养护即插即用，比排桩围护方案缩短工期三个月。

按照拉森钢板桩方案实施维护作业情况下，拉森钢板桩是基本可回收循环使用的，而且，钢板桩施工机械化程度高，避免了使用排桩围护所需的约6000人工日。经计算，本工程使用拉森钢板桩工艺比使用排桩围护方案可节省费用约捌拾万元。在经过上述详细技术经济比较后，我们选择了拉森钢板桩翻车机室土方开挖支护方案

切实履行南淝河河长制协助单位职责，构建南淝河流域干支流“1+8”水体治理体系，统筹协调推进流域内各项水体达标工作，加快推进陶冲二期、小仓房三期、十五里河四期、蔡田铺三期、经开区四期等污水处理设施建设进度。

拉森钢板桩支护翻车室土方开挖的主要工作内容

3.1基坑支护的基本设计方案是

(1)地块基坑支护结构体系包括放坡支护，拉森钢板桩+锚索。
(2)场地整平地面标高-0.8m，上部放坡。其中东、西、北侧采用放坡+拉森钢板桩+锚索支护形式，放坡采用1:1.2坡率，平台宽度1.0m，坡面挂网并喷射素混凝土;南侧采用放坡+拉森钢板桩+锚索支护形式，放坡采用1:1坡率，平台宽度1.0m，坡面挂网并喷射素混凝土。
(3)围护结构及支撑体系按坑外地下水位标高10.0m设计,当水位超过时,根据基坑监测情况采取必要措施。

3.2基本工序

根据基坑的支护设计方案分析，基坑的支护施工包括场地平整→上部放坡→设置地表排水系统→钢板桩施工→基坑开挖→施工锚索→下一层开挖→第一道支撑体系建立→向下开挖至基坑第二道支撑标高→第二道支撑体系建立→向下开挖至底板底标高。

3.3钢板桩施工工艺

各项施工内容中又独立成一套施工工艺，本文仅对钢板桩施工工艺介绍如下:

3.3.1设备选型为了节约工期，综合考虑现场的施工场地，桩打拔时采用液压履带式打拔机。该设备自重相对于履带吊振动锤较轻，行走自如，施工速度块，安全性能高，24小时都能施工。

液压履带式打拔机（机械手）

3.3.2定位放线放出准确的打桩方向线。在方向线以外挖宽0.5m深0.8m的沟槽，在沟槽的两端用木桩将定位线引出，在施工过程中随时校核，保证桩打在一条直线上，开挖后方便围檩和支撑的施工。

3.3.3钢板桩打入钢板桩采用U型400×170拉森钢桩，桩长为15m(南侧、其他侧桩长12米)。钢板桩的机械性能和尺寸应符合要求。经过试桩，地质条件不适宜直接打入，需要配合水刀作业。经过整修或焊接后的钢板桩，堆存、搬运、起吊时应防止由于自重而引起的变形与损坏。进桩时把桩卸到打拔机附近6米范围之内，打拔机把桩夹起同时吊到打桩方向线上空，两辅助工利用工具辅助打拔机对好方向。再沿方向线对好前一根桩的止口插入土体，为了防止钢板桩的自然跟进，第一根桩应高出地面1米左右，后续钢板桩打之前应插入前一根板桩的卡槽。在基坑底四周采用钢板桩围护，就同时了形成止水帷幕，具备优良的止水性。

3.3.4垂直度标高控制钢板桩打入时有一人专门指挥，随时调整钢板的垂直度，保证其垂直，钢板桩在插入土体比较浅时(4~5m)，用线锤或经纬仪控制钢板桩垂直度。桩顶标高距自然地面-3.0m，第一根桩用水准仪控制桩顶标高，后面的桩参照前面桩的标高，每隔10米距离利用水准仪复核一次桩顶标高。使打入的桩整齐，受力均匀。在打钢板桩的过程中，应随即检查其平面位置是否正确，桩身是否垂直，如发现倾斜(不论是前后倾斜或左右倾斜)应立即纠正或拔起重打。钢板桩采用振动等方法下沉。开始沉桩时宜用自重下沉，待桩身有足够稳定后再采用振动下沉。打桩机械采用履带式液压打拔机。

3.3.5锚杆、围檩施工围檩和支撑的中心标高按图纸标高控制在距桩顶标高-1.50m，围檩下方用厚14mm以上的钢板做牛腿，间距3m。围檩与钢板桩的空隙用碎钢板垫实。围檩采用型钢双拼32a(40c)工字钢。

3.3.6钢板桩的拔出钢板桩的拔出仍用履带式液压打拔机，在拔桩机行驶的路径上铺设路基箱板，钢板桩拔出时拔桩机尽量少振动，减少对周围土体的扰动。桩拔出后留下的空隙用黄砂回填密实，防止日后周围土体位移。

3.3.7钢板桩的施工允许偏差:沉桩的垂直度控制在1.5%。