[湖北]拉森钢板桩振动打拔桩施工工法

1、拉森钢板桩振动打拔桩施工工法拉森钢板桩振动打拔桩施工工法武钢江北工程毗邻长江，工程施工工期紧，施工区域内地下水丰富，建（构）筑物基础均坐在淤泥质粉质粘土层上，而且很多设备基础埋设深度较大，且部 分基础周围环境复杂、均有建（构）筑物，采用大开挖施工完全不可能。工程采用了拉森钢板桩进行基坑支护，如图一所示。拉森钢板桩施工处理深度大、施工时对相邻建筑物影响小、能克服许多环境困难、施工速度快等优点得到充共22页第23页分显示。H型钢冠梁H型钢冠梁地面I: $*«" I *1排水沟钢管支撑建筑物外壁基坑底产u拉森桩图一拉森钢板桩基坑支撑剖面示意图、施工特点拉森钢板桩有强度高、结合紧密

2、、不易漏水、施工简便、速度快、可减少 基坑土方开挖量、可全部机械施工、对临时工程拔出后可多次重复使用等特点。二、适用范围拉森钢板桩适用于软弱地基和地下水位高且多的地区，用作地下构筑物或 深基坑施工的临时支护挡土、防水结构或在水中建造构筑物做围堰。三、施工原理拉森钢板桩振动打、拔桩法是利用高频液压振动锤对钢板桩施加振动力， 扰动土体，使土体液化，破坏其与钢板桩之间的摩擦阻力以及吸附力并施加压 力或提升力将钢板桩插入或拔岀。四、支护计(一) 计算拉森桩入土深度根据钢板桩入土的深度，按单锚浅埋板桩计算，假定上端为简支，下端为自由支承。这种板桩相当于单跨简支梁，作用在桩后为主动土压力，作用在桩前为被动

3、土压力，压力坑底以下的土重度不考虑浮力影响。(计算简图见图二)4(a) 土压力分布图 (b)叠加总的土压力分布图图二拉森钢板桩力学计算简图主动土压力 E 二 1/e (H+t) =1/2y (H+t) 2K 被动土压力 E =1/2et=1/2Yt2KDrrr(c)弯距图£上匚二LEEorl(d)钢板桩变形图式中：主动土压力最大压强，叮丫(H+t) K；e被动土压力最大压强，e二ytK ;pP 1 PKa主动土压力系数 K =tg2 （45。一（p/2）；K 被动土压力系数 K 二tg2 （45°+（p/2）；pp<p土的内摩擦角（p=20°；Y土的重度 Y

4、=175KN/m3；H基坑开挖深度；t最小入土深度；为了使钢板桩保持稳定，在A点的力矩等于零，即XMa=O,亦即E HE H 二ER3 （H+t） E （H+幽）=0a a p pp将以上数据代入上式中，求出最小入土深度t值，所以钢板桩总长度为：L二H+t（二）钢板桩稳定性验算钢板桩入土深度除保证本身的稳定性外，还应保证基坑底部在施工期间不 会出现隆起和管涌现象。在软土中开挖较深的基坑，当桩背后的土柱重量超过 基坑底面以下地基土的承载力时，地基的平衡状态受到破坏，常会发生坑壁土 流动，坑顶下陷，坑底隆起的现象（见图三），为避免这种现象发生，施工前, 需对地基进行稳定性验算。图三拉森钢板桩基坑坑

5、底隆起图转动力距二G"2二（q+rh） X2/2稳定力距 M =xj xxdeY xo土层为均质土时，则M -71TX2Y式中T地基土不排水剪切的抗剪强度，在饱和性软粘土中，“0。地基稳定力矩与转动力矩之比称抗隆起安全系数，以K表示，若K满足下式，则地基土稳定，不会发生隆起。K二 M/M >1.2r ov当土层为均质土时，则K=27rc/（p+yh）>1.2式中C内聚力地质报告提供；q坑侧上部荷载回填土取q二5.0KN/itf;式中M未考虑土体与板桩间的摩擦力以及垂直面AB上土体的抗剪强度对土r体下滑的阻力，故偏于安全。五、钢板桩施工（一） 钢板桩施工的一般要求1>

6、钢板桩的设置位置要符合设计要求，便于基础施工，即在基础最突出 的边缘外留有支模、拆模的余地。2、基坑钢板桩的平面布置形状应尽量平直整体，避免不规则的转角，以 便标准钢板桩的利用和支撑设置。各周边尺寸尽量符合板桩模数。3、钢板桩施打前，应将桩尖处的凹槽底口封闭，锁口应涂油脂。用于永 久性工程应涂红丹防锈漆。4、整个基础施工期间，在挖土、吊运、扎钢筋、浇筑混凝土等施工作业 中，严禁碰撞支撑，禁止任意拆除支撑，禁止在支撑上任意切割、电焊，也不 应在支撑上搁置重物。5、在打桩及打桩机开行范围内清除地面及地下障碍、平整场地、做好排 水沟、修筑临时道路。（二） 钢板桩的检验、矫正、吊装及堆放1、钢板桩的检

7、验钢板桩运到工地后，需进行整理。清除锁口内杂物（如电焊瘤渣、废填充物 等），对缺陷部位加以整修。（1）用于基坑临时支护的钢板桩，主要进行外观检验，包括表面缺陷、 长度、宽度、厚度、高度、端头矩形比、平直度和锁口形状等，新钢板桩必须 符合了同厂质量标准，重复使用的钢板桩应符合表一的检验标准要求，否则在 打设前应予以矫正。重复使用的钢板桩检验标准序号检查项目允许偏差检查方法单位数,直1桩垂直度%<1尺量2桩身弯曲度<2%LL为桩长，尺量3齿槽平直度及光滑度无电焊渣或毛刺用1m长的桩段做通过试验4桩长度不小于设计长度尺量(2) 锁口检查的方法：用一块长约2m的同类型、同规格的钢板桩作标准

8、，将所有同型号的钢板桩做锁口通过检查。检查采用卷扬机拉动标准钢板桩 平车，从桩头至桩尾作锁口通过检查。对于检查出的锁口扭曲及“死弯”进行 校正。(3) 为确保每片钢板桩的两侧锁口平行。同时，尽可能使钢板桩的宽度都在同一宽度规格内。需要进行宽度检查，方法是：对于每片钢板桩分为上 中下三部分用钢尺测量其宽度，使每片桩的宽度在同一尺寸内，每片相邻数差 值以小于1为宜。对于肉眼看到的局部变形可进行加密测量。对于超出偏差的 钢板桩应尽量不用。(4) 钢板桩的其它检查，对于桩身残缺、残迹、不整洁、锈皮、卷曲等都要做全面检查，并采取相应措施，以确保正常使用。(5) 锁口润滑及防渗措施，对于检查合格的钢板桩，

9、为保证钢板桩在施工过程中能顺利插拔，并增加钢板桩在使用时防渗性能。每片钢板桩锁口都 须均匀涂以混合油，其体积配合比为黄油：干膨润土：干锯沫=5： 5： 3O2、钢板桩的矫正(1) 表面缺陷矫正。先清洗缺陷附近表面的锈蚀和油污，然后用焊接 修补的方法补平，再用砂轮磨平。(2) 端阔别矩形比矫正。一般用氧乙烘切割桩端，使其与轴线保持垂直，然后再用砂轮对切割面进行磨平修整。当修整量不大时，也可直接采用砂 轮进行修理。(3) 桩体挠曲矫正。腹向弯曲矫正是将钢板桩变曲段的两端固定的支承点上，用设置在龙门式顶梁架上的千斤顶顶在钢板桩凹凸处进行冷弯矫正； 侧向弯曲矫正通常在专门的矫正平台上进行，将钢板桩弯曲

10、段的两端固定在矫 正平台的支座上，用设置在钢板桩的弯曲段侧面矫正平台上的千斤顶顶压钢板 桩弯凸处，进行冷弯矫正。(4) 桩体扭曲矫正。这种矫正较复杂，可根据钢板桩扭曲情况，采用(3) 中的方法矫正。(5) 桩体截面局部变形矫正。对局部变形处用千斤顶顶压、大锤敲击 与氧乙烘焰热烘相结合的方法进行矫正。(6) 锁口变形矫正。用标准钢板作为锁口整形胎具，采用慢速卷扬机 牵拉调整处理，或采用氧乙烘热烘和大锤敲击胎具推进的方法进行调直处理。3、钢板桩吊运及堆放装卸钢板桩宜采用两点吊。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，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。成捆起吊通常采 用钢索捆扎

11、，而单根吊运常用专用的吊具。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的平坦而坚固的场地上，并便于运往打桩施工现场, 必要时对场地地基土进行压实处理。堆放时应注意：(1) 堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便;(2) 钢板桩要按型号、规格、长度分别堆放，并设置标牌说明；(3) 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3-4m,且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高 度不宜超过2m。(三) 施工测量及观测1、根据支护结构设计图纸放线定位，同时做好测量控制网和水准基点。2、基坑开挖及主体结构施工期间可在钢板桩上设置沉降及水

12、平位移观 测点通过变形观测对钢板桩的位移进行有效控制，以保证基坑安全。(四) 钢板桩施工1、 振动锤 钢板桩振动打拔桩法选用的是高频液压振动锤。表二是部分振动锤性能表。振动打拔桩锤性能表表二型号质里(t)功率(KW)偏心距(N m)激振力(KN)许用抗 拔力(KN)尺寸(m)振幅(mm)频率(r/min)制造 国家DZ302.4301541201301.4X0.9X1.8900中国DZ453.1452102751471.9X12X1.2810780中国DZ604.5603675312501.4X1.5X1.47.51100中国DZ905.3903005004006002552.4X1.5X1.

13、4中国DM2-5000903005504.6X13X1.18.21100日本DZ1208.41206957603504.6X13X1.1中国DZ1509.315098013545001.4X13X4.7中国DM2-250015020008604.4X1.7X1.427620日本M45021100450025008006.1 X 2.4 X 2.475700荷兰2、振动打拔桩法适用情况高频液压振动锤桩机适用情况表表三钢板桩地层条件施工条件费 用工程规模优 点缺 点形 式长 度软弱 粘土粉土粘土砂 层硬土层辅助 设施噪振 动贯入 能量施工 速度所 有 形 式很 长 桩 不 适 合合适合适可 以不可

14、以简单小大一般一般般大工 程打 拔 都 可 以油 耗 大3、钢板桩施工的顺序钢板桩的打设虽然在基坑开挖前已完成，但整个板桩支护结构需要等地下结构施工完成后，在许可的条件下将板桩拔除才算完全结束。因此，施工整个过程为:根据施工图及高程放设沉桩定位线f根据定位线控设沉桩导向槽f整修平 整施工机械行走道路一沉设围护桩f将围护桩送至指定标高一挖土及焊接支撑 系统f支护内结构施工f基坑回填f拔除钢板桩。4、钢板桩的打设(1) 打桩围標支架(导向架)的设置为保证钢板桩沉桩的垂直度及施打板桩墙墙面的平整度，在钢板桩打入时 应设置打桩围標支架，围標支架由围標及围標桩组成。图四所示围標系双面布 置形式，打桩要求

15、较低时也可单面布置，如果对钢板桩打设要求较高，可沿高 度上布置双层或多层，这样，对钢板桩打入时导向效果更佳。一般下层围標可 设在离地面约500mm处，双面围標之间的净距应比插入板桩宽度放大810mm。 围標支架一般均采用型钢组成，如H型钢、工字钢、槽钢等，围標桩的入土深 度一般为68m,间距23m,根据围標截面大小而定。围標与围標桩之间用 连接板焊接。图四打桩围標支架(a)平面布置；(b)剖面1-围模桩；2-围模；3-钢板桩；4-连接板(2) 打桩流水段的划分打桩流水段的划分与桩的封闭合拢有关。流水段长度大，合拢点就少，相 对积累误差大，轴线位移相应也大如图五(a)、(b)；流水段长度小，则合

16、拢 点多，积累误差小，但封闭合拢点增加图五(c)。一般情况下，应采用后一种 方法。另外釆取先边后角打设方法，可保端面相对距离，不影响墙内围標支撑 的安装精度，对于打桩积累偏差可在转角外作轴线修正。(。)©)(c)图五 打桩流水段划分(a) 一流水段；(b)二流水段；(C)四流水段(3) 钢板桩打设a、 为防止锁口中心线平面位移，可在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移。同时在围標上预先算岀每块板桩的位置，以便随时检查校 正。b、 开始打设的一、二块钢板桩的位置和方向应确保精确，以便起到样板 导向作用，故每打入lm应测量一次，打至预定深度后应立即用钢筋或钢板与围 標支架焊接固

17、定。5、钢板桩的转角和封闭合拢由于板桩墙的设计长度有时不是钢板桩标准宽度的整数倍，或板桩墙的轴 线较复杂，或钢板桩打入时的倾斜且锁口部有空隙，这些都会给板桩墙的最终封闭合拢带来困难，往往要采用导形板桩、轴线修整等方法来解决。(1) 导形板桩法。在板桩墙转角处为实现封闭合拢，往往要釆用特殊形式的转角桩一一导形板桩，如图六所示。它是将钢板桩从背面中线处切开，再根据选定的断面进行组合而成。由于加工质量难以保证，打入和拔岀也较困难，所以应尽量避免采用。(2) 轴线修整法。通过对板桩墙闭合轴线设计长度和位置的调整，实现封闭合拢的方法，如图七所示。封闭合拢处最好选在短边的角部。轴线调整的作法如下:图六异形

18、板桩(a)闭口形；(b)开口形；(c)转向形；(d)90。转角形沿长边方向打至离转角桩约尚有8块钢板桩时暂时停止，量岀至转角图七轴线修正桩的总长度和增加的长度;b、在短边方向也照上述办法进行；C、 根据长、短两边水平方向增加的长度和转角桩的尺寸，将短边方向的围標与围標桩分开，用千斤顶向外顶出，进行轴线外移，经核对无误后再将围 標和围標桩重新焊接固定;d、在长边方向的围標内插桩，继续打设，插打到转角桩后，再转过来接 着沿短边方向插打两块钢板桩；e、根据修正后的轴线沿短边方向继续向前插打，最后一块封闭合扰的钢 板桩，设在短边方向从端部算起的第三块板桩的位置处。6、打桩方式的选择（1）单桩打入法这种

19、方法是以一块或两块钢板为一组，从一角开始逐块（组）插打，直至 工程结束，如图八所示。这种打入方法施工简便，可不停顿地打，桩机行走路 线短，速度快。但单块打容易向一边倾斜，误差积累不易纠正；墙面平直度难 控制。图八单桩打入法1-围模桩；2-围模；3-两端先打入的定位钢板桩1020块桩2（2） 双层围標法这种方法是在地面上一定高度处离轴线一定距离，先筑起双层围標架，而 后将板桩依次在围標中全部插好，待四角封闭合扰后，再逐渐按阶梯状将板桩 逐块打至设计标高的方法，如图九所示。这种打入法能保证板桩墙的平面尺寸、 垂直度和平整度。但施工复杂，不经济，施工速度慢，封闭合拢时需异形桩。图九双层围模法1-围模

20、桩；2-围扌稟(3) 屏风法用单层围標每10-20块钢板桩组成一个施工段，插入土中一定深度形成较短 的屏风墙；然后先将两端1-2块钢板桩打入，严格控制其垂直度，用电焊固定在 围墙上，其余钢板桩按顺序分V2或1/3板桩高度呈阶梯状打设；如此逐组进行， 直至工程结束的打入方法。这种方法能防止板桩过大的倾斜和扭转；能减少打 入的累计倾斜误差，可实现封闭合拢；由于分段施打，不影响邻近钢板桩施工。 但插桩的自立高度大，要采取措施保证墙的稳定和操作安全。7、钢板桩的拔除(1)拔桩阻力计算拔桩阻力F包括钢板桩与土的吸附力巳及上一段钢板桩与土的侧面阻力F ：esF二 F+F式中F°钢板桩与土的吸附力

21、;u钢板桩的周长；L钢板桩的长度；t钢板桩与各土层吸附力按土层厚度的加权平均值（L范围内）。对于静力拔桩取静吸附力；对于振动拔桩取动吸附力（不同土层与钢板桩的吸附力参见表二）；Fs钢板桩与土侧面阻力；Fs=1.2eaBhpie作用在钢板桩上的主动土压力强度，按h范围内土层厚度的加权平 a均值（Kn/m2）；B钢板桩的宽度（m）； h钢板桩桩顶至坑底的长度（m）；钢板桩与土的摩阻阻力系数，取0.3040。钢板桩不同土质中的吸附力工（KN/m2）表四土质静吸附力动吸附力动吸附力（含水量很少时）粗砂砾34.02.55.0中砂（含水）36.03.04.0细砂（含水）39.03.54.5粉土24.04.

22、06.5砂质粉土（含水）29.03.55.5粘质粉土47.05.5/粉质粘土30.04.0/粘土50.07.5/硬粘土75.013.0/非常硬粘土130.025.0/（2）拔桩顺序对于封闭式钢板桩墙，拔桩的开始点离开桩角5根以上，必要时还可间隔 拔除。拔桩顺序一般与打桩顺序相反。（3）拔桩时应注意事项a、拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的阻力，然后边振边 拔。对较难拔出的板桩可先用柴油锤将桩振打下100-300mm,再与振动锤交替振 打、振拔。有时，为及时回填拔桩后的土孔，在把板桩拔至此基础底板略高时（如500mm）暂停引拔，用振动锤振动几分钟，尽量让土孔填实一部分。b、起重机应随振

23、动锤的起动而逐渐加荷，起吊力一般略小于减振器弹簧 的压缩极限。c、供振动锤使用的电源应为振动锤本身电动机额定功率的1. 2-2. 0倍。d、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, 振动锤连续工作不超过1. 5ho（五）桩孔处理1、钢板桩拔除后留下的土孔应及时回填处理，特别是周围有建筑物、构 筑物或地下管线的场合，尤其应注意及时回填，否则往往会引起周围土体位移 及沉降，并由此造成临近建筑物等的破坏。2、土孔回填材料常用砂子，也有采用双液注浆（水泥与水玻璃）或注入 水泥砂浆。3、回填方法可采用振动法、挤密法填入法及注入法等，回填时应做到密 实并无漏填之处。六、支撑系统施工

24、在软弱地基支护施工计中往往要采用支撑对钢板桩进行支承的支护形式。 当基坑较深，基坑周围场地较小时，常采用这种形式如图十所示。9 1一 丨,h11i1111拉森桩/1111i1平面图一般采用中609钢管余料接长，也有采用中406钢管。具有支撑刚度大，单根支撑的承载力大，支撑间距较大（最大约10m）o但支撑与支撑、支近与围 標的安装和连接麻烦，尺寸不易精确，现场工作量大，施工质量难以保证。（见后附施工图例）（二）H型钢支撑它是利用螺栓将H型钢连接。具有组装方便，现场装配简单，根据不同的 基坑按设计要求进行组合和连接，可重复使用，在支撑杆件上能安装各种检测 仪器进行施工检测。（三）支撑安装1、根据支

25、撑布置图在基坑四周钢板桩上口定出轴线位置。2、根据设计要求，在钢板桩内壁用墨线弹出围標轴线标高。3、由围標标高弹线，在钢板桩上焊接围標托架。4、安装围標。5、根据围標标高在基坑立柱上焊接支承托架。6、安装短向（横向）水平支撑。7、安装长向（纵向）水平支撑。8、在纵、横支撑交叉处及支撑间的空隙处，用夹具固定。9、在基坑周边围標与钢板桩间的空隙处，用C20混凝土填充。10、为了使支撑受力均匀，在挖土前宜先给支撑施加预应力。施加预应力 的方法为：（1）用千斤顶在围標与支撑的交接处加压，在缝隙处塞进钢楔锚固，然后 撤去千斤顶。（2）用特制的千斤顶作为支撑的一个部件，安装在各根支撑上，预加荷载 后留在支

26、撑上，待挖土结束后，拆除支撑，卸去荷载。（四）拆除支撑为防止变形，拆除支撑时一般要采取逐层换撑、逐层拆除逐层回填土的办 法。在设置支撑位置时，就应考虑地下室施工和换撑的结合。七、土方开挖施工钢板桩施工完后土方开挖施工是十分重要的一个环节，直接影响到支护系 统的稳固，因此必须有可靠的开挖方案，否则可能导致支护失败。通常情况下 支撑系统安装与土方开挖配合进行。（一）土方开挖应分层分区连续施工，并对称开挖，土方开挖至钢板桩 设计围標标高进行围標支撑施工。（二）围標制做安装：围標及支撑一般设置在钢板桩墙顶以下0.5米处， 根据设计位置在钢板桩内壁上焊围標托架，然后吊装H型钢围標并焊接加固。（三）基坑周边（约一倍桩长）范围内严禁堆载。（四）地面及坑内设排水措施。（五）开挖过程中注意支护体系的变形观察（注意周围建构筑物、挖掘 机等对支撑系统的影响）。（六）基坑内作业时，有专职安全员负责。（七）在基坑开挖过程中需要注意的问题：1、在地下水位很高的软土地基中施工中，钢板桩的垂直度