淤泥质土层中上拉下顶式拉森钢板桩施工技术

淤泥质土层中上拉下顶式拉森钢板桩施工技术摘要：拉森钢板桩作为一种新型建材，在建桥围堰、大型管道铺设、临时沟渠开挖时用作挡土、挡水、挡沙墙，近年来，拉森钢板桩在浅基坑中也得到广泛的应用，但其对土质要求较高，对土体贯入度、嵌固段土层强度等具有一定要求。目前，钢板桩施工已广泛的应用于软塑、软塑-可塑土层中，对软塑-流塑的淤泥质土中，钢板桩通常应用在坑中坑、围堰等可采用对撑的支护体系中，而在大面积基坑支护中需对支护体系进行优化。本文结合实际工程，通过优化钢板桩的支护体系，并结合淤泥质土加固方法，通过工程实践，将拉森钢板桩在淤泥质条件下的应用范围进一步推广，提升拉森钢板桩施工的速度及安全性。关键词：拉森钢板桩、淤泥质土、钢丝绳、拉结、配筋垫层1、技术特点（1） 本技术可以实现淤泥土、淤泥质粘土等近似流态的土层中基坑快速支护、快速施工。（2） 采用可周转材料（拉森钢板桩），绿色环保且可回收利用，采用振动成桩，施工环境污染小，基本无湿作业。（3） 拉森钢板桩具有止水作用，可有效防止基坑外地下水渗入基坑内，对基坑周边环境影响小，且能够保证基坑内作业环境。（4） 采用两侧钢板桩对拉的受力体系，底板采用配筋垫层“换撑”，形成上拉下顶的受力体系，支护体系受土质影响减小。2、 工艺原理该技术主要包括淤泥质条件下钢板桩施工、前后排钢板桩拉结、钢板桩与施工道路拉结、松木桩与临时道路锚固，内外钢板桩拉结锚定，以及基坑土方分仓开挖。施工过程中，采用液压振动锤进行钢板桩施工，钢板桩之间淤泥（质）土层采用松木桩进性固化稳定，使内外钢板桩形成类似"重力式挡墙”的支护形式。钢板桩上下拉结，增加钢板桩自由端侧向约束力。基坑支护形成体系后，分仓进性开挖，开挖至设计标高后，超挖20cm，用于浇筑配筋垫层。开挖完成后立即浇筑配筋垫层，通过配筋垫层换撑压底，确保淤泥层的嵌固作用，保证钢板桩处于稳定状态。配筋垫层对钢板桩形成侧向水平，约束钢板桩侧向变形，同时可以有效防止淤泥隆起。3、 工艺流程场地整平9钢板桩吊运9基坑内侧钢板桩施打至坑顶标高9内侧第二排钢板桩施工9外排钢板桩施工9上部土方开挖9松木桩施工9内外排钢板桩拉结9内侧双排钢板桩拉结9分仓跳挖及配筋垫层施工。4、关键技术4.1场地整平施工前，先采用小型挖机对现场进行整平，并对淤泥质土进行换填处理，保证现场液压振动锤及挖机等设备可正常行走，换填厚度根据地质条件确定，换填后，在换填土层面铺设路基箱以减小施工过程出现陷机，并减小后续施工对钢板桩的影响（可能导致钢板桩倾斜）。4.2钢板桩吊运装卸钢板桩宜采用两点吊装的方法进行操作。吊运时，每次吊起的钢板桩根数不宜过多，并应注意保护锁口避免损伤。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，而单根吊运常用专用的吊具。4.3钢板桩施工拉森钢板桩施工关系到施工止水和安全，是本工程施工最关键的工序之一，在施工中要注意以下施工要求：拉森钢板桩采用450型专用振动锤机施打，施打前认真放出准确的桩中线，撒上桩位灰线。打桩前，对钢板桩逐根进行检查，剔除连接锁扣处的锈蚀、变形严重的钢板桩，待修整合合格后才可使用，整修后还不合格的禁用。打桩前，可在钢板桩的锁口内涂抹油脂，以方便钢板桩的打入、拔出。在钢板桩插打过程中，随着测量监控每块桩的斜度，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，必须拔起重打。密扣且保证开挖后入土不小于2米，保证钢板桩顺利合拢；特别是转角处要使用转角钢板桩，若没有此类钢板桩，则用旧轮胎或烂布塞缝等辅助措施密封好，避免由于漏水带走泥沙，造成地面塌陷。在基础沟槽开挖过程中，随时观察钢板桩的变化情况，若有明显的倾覆或隆起状态，立即在倾覆或隆起的部位增加对称支撑。基坑内侧钢板桩施工完成后，依次施工二排钢板桩和外侧钢板桩。双排钢板桩施工过程应该严格控制后施工钢板桩对先施工钢板桩影响，施工过程中钢板桩发生倾斜的应立即拔出并进行复插。后排钢板桩和基坑外侧钢板桩施工完成后，对双排钢板桩之间土表进行清理。对基坑双排钢板桩内侧钢板桩进行二次压桩，压至设计标高。4.4松木桩施工内外侧钢板桩施工完成后，采用PC200型挖掘机进行压桩，压桩垂直度可采用人工调整，尽量保证垂直。压桩前先将桩端削尖，削尖长度以150mm-200mm为宜。松木桩施工前，先按照1200mmX1200mm间距进行点位布设，点位确定后，采用由里向外的施工方向，逐排进行压桩，松木桩桩顶压至地面标高以上250mm停止下压。4.5内外排钢板桩连接点设置内外排钢板桩采用软硬结合的拉结方式。钢板桩施工完成后，在钢板桩上气割扩孔后，将槽钢钢腰梁定位放置在钢板桩桩顶，并对槽钢腰梁进行扩孔，用L型直径25钢筋穿过槽钢与钢板桩间孔洞，满焊固定。钢筋平直段长度^，深入临时路面内，钢筋间距800mm（钢板桩宽度400mm），两侧钢板桩同样做法。待道路施工后与道路锚固为一体，与道路形成硬拉结。钢筋固定完成后，采用气割对钢板桩、槽钢腰梁进行扩孔。采用18#钢丝绳进行穿孔，钢丝绳水平向拉结进度为800mm，采用卡口进行固定。一端固定后，另一端用PVC管进行穿钢丝绳，保证钢丝绳与混凝土路面内无粘结。穿线完成后另一端与另一侧钢板桩进行拉结，拉结采用手拉葫芦进行紧固，拉至钢丝绳绷紧，立即采用钢丝绳卡口进行固定，绷直后进行锁定，随后拆除手拉葫芦。上述施工完成后，在内外侧钢板桩间铺设混凝土临时道路，道路内配置双层双向①12钢筋，临时路面与两侧钢板桩已焊接钢筋“刚性连接”，与钢丝绳柔性连接。4.6内侧双排钢板桩连接节点在淤泥（质）土层中，内外侧钢板桩连接的牢固性是保证双排钢板桩一体性的关键点，其拉节点失效（或局部失效）将导致内侧双排钢板桩（局部）体系失效，影响整体稳定性。本工法内外侧钢板桩采用8#槽钢进行。首先对现场内侧双排钢板桩桩顶标高进行复核，确保内外侧钢板桩已达到设计标高，并复测钢板桩垂直度，钢板桩垂直度控制在1%范围内。对钢板桩之间土进行清理，土面标高较钢板桩桩顶标高低250mm，土面整平后，防止单排双向①8钢筋，垂直于两排钢板桩的钢筋与两排钢板桩距离相等。钢筋经验收后浇筑100mm厚C30混凝土。混凝土浇筑完成后，待强度达到1.2Mpa以上后，安排人员采用钢丝球对钢板桩与槽钢焊接点进行清理，去除锈渍随后进行焊接。焊接由专业焊工进行，焊缝厚度为0.7hf（hf为槽钢厚度），槽钢开口向上，除槽钢底部无法焊接处，均应焊接牢固。4.7分仓跳挖及配筋垫层施工由于施工区域淤泥（质）土层厚度达到15m-20.6m，钢板桩无有效嵌固段，如何开挖对基坑安全有较大影响。配合本工程支护形式，采用分仓跳挖形式，开挖按照15m一段进行分层开挖，开挖前应完成配筋垫层钢筋下料，开挖至基底标高后，经简单整平后按照1.2m间距放置水泥砖块并铺设单层双向①8钢筋，钢筋间距200mm，钢筋验收后，采用C30混凝土进性浇筑，浇筑厚度200mm。土方开挖至基底后，需在6小时内完成配筋垫层施工，以尽快完成土层"置换”。配筋垫层施工应清除钢板桩周边杂土，确保配筋垫层与钢板桩有效接触。配筋垫层垂直于支护结构方向宽度以开挖深度2.0-2.5倍为宜。配筋垫层浇筑3天后，方可进行下一段土方开挖。淤泥质土中主要问题及处理5.1钢板桩倾斜过大由于淤泥质土可能存在较大的起伏，钢板桩施工完成后各段钢板桩抗侧移能力存在差异。在临近钢板桩施工以及其他施工荷载扰动，在土方正式开挖前，存在局部钢板桩发生倾斜的风险。为确保土方开挖前，整体支护达到设计要求，可采取以下措施：前后排钢板桩施工可采用屏风式打入法。将10-20根钢板桩成排插入导架内，呈屏风状，然后再分批施打。施打时先将屏风墙两端的钢板桩打至设计标高或一定深度，成为定位板桩，然后在中间按顺序分l/3、1/2板桩高度呈阶梯状打入。采用屏风式打法可以有效减少倾斜误差积累，防止过大的倾斜，而且易于实现封闭合拢，能保证板桩墙的施工质量。5.2钢板桩局部遇到硬质夹层，无法施工至设计标高。在淤泥层中存在局部硬质土层时，钢板桩无法施工至设计标高，对钢板桩整体性及止水效果带来较大隐患；可采取以下措施：（1） “复插”。将无法下插钢板桩拔起并进行复插，复插前，根据地勘报告初步确认可能的硬质土层，并根据土层分布调整振动锤沉桩频率。复插过程中调整钢板；（2） "局部位置调整”。若复插仍无法施工至设计标高，可局部调整位置，绕开硬质土层，钢板桩在设计位置前后局部调整，如可下插，可进行局部调整，但移动调整间距不可过大，否则应经设计确认。（3） 灌砂及灌水法。在无法施工钢板桩周边挖导沟，在导沟内倒入中粗砂，并在导沟内注水，然后拔起钢板桩进行复插，保证砂土和水随钢板桩灌入土层中，减小摩擦力和桩端阻力。（4） "水刀引孔”。对于硬质土层上述方法均无法有效穿透时，采用"水刀法”进行引孔。在钢板桩两侧及中部均匀固定四根导管（耐高压），随钢板桩下插至硬质土层，采用高压水对硬质土层进行”切割"引孔，水刀切割同时，逐步下压钢板桩，直至指定位置。参考文献：［1］ 王伟，吴景刚，刘康.拉森钢