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摘要：本文介绍了武钢江北钢材加工配送工程金属制品PC钢丝车间循环水池深基坑支护设计方案及优化和拉森钢板桩在武钢江北钢材加工配送工程钢丝车间循环水池支护施工中的应用。
关键词：基坑支护 拉森桩H型钢围檩 设计优化
武钢江北钢材加工配送工程是武钢实施国际化和市场化发展战略，以建国际一流的钢材深加工基地为目的的重点工程。工程选址在武汉市新洲区，由于地质情况复杂很多工程要采取深基坑支护才能施工，但较多的基坑支护势必会增加工程的投资同时也会影响工程的进度，所以以武钢建设公司为代表的施工单位采用新型支护工艺拉森钢板桩进行支护极大的降低了工程成本给武钢节约了投资同时也保证了工程的进度，本文主要介绍了拉森钢板桩在江北工程金属制品PC钢丝车间循环水池施工中的应用。
一、工程概况
武钢江北钢材加工配送工程金属制品PC钢丝车间循环水池埋深-6.40m，长 10.1m，宽7m，距PC钢丝车间距离分别为1150mm和1600mm（见附图）；基坑底部已用粉喷桩进行了复合地基处理。
二、地质概况
1、地质条件
根据中南勘察基础工程总公司地质报告显示：
素填土（地层代号①）可塑、以粘性土为主、含少量砂石、孔隙较大、场地分布均匀。层厚：0.8-3.5m。
淤泥质粉质粘土（地层代号②）灰褐色、流塑、含少量有机质、略有臭味，部分孔含有较多淤泥。层厚：5.9-12.8m。
粉质粘土、粉土、粉砂互层（地层代号③）灰褐色、灰色、饱和，粘性土呈软-可塑状态，砂性土呈松散-稍密。层厚：0.5-9.4m。
粉细砂（地层代号④-1） 灰色、稍密、饱和，矿物成分以石英为主。夹少量粉土及粉质粘土。层厚：1.0-15.4。
粉细砂（地层代号④-2）灰色、中密到密实，饱和、矿物成分以石英为主。砂质较纯，部分孔夹少量腐殖质。层厚：2.8-15.7m。
含卵砾石中粗砂（地层代号⑤）灰色、梢密-中密、饱和，以粗砂为主，卵砾石含量约8-40%，最大约60%，平均粒径越0.5-5cm，最大为10cm。主要成分為石英。层厚：0.5-0.8m。
2、工程水文
地下水类型为上部滞水和承压水两种类型。上部滞水主要赋存于上部素填土层中，主要靠地表水源、大气降水，水量较小，上部滞水初见水位为地表下1.05-1.30m；承压水赋存于第四系砂土层中，与长江有水力联系，水量丰富，承压水初见水位为地下3.8m以下。
三、基坑支护设计与优化
场地条件决定不能采取放坡开挖的方式施工所以基坑支护采用新型支护工艺拉森钢板桩进行支护，拉森板桩与其他的支护设计有如下优点：
1、施工简单，对空间要求小，可以减少土方的挖掘量；施工不受天气条件的制约，施工工期短，所有桩打完仅需3天时间；
2、止水效果好，通过拉森桩相互间的咬合配合外侧的饱和淤泥质土可以达到很好的防水效果；
3、经济效果好，因其具有适应性、互换性，可重复使用5--8次，采用定长的拉森桩可以周转使用降低了施工的成本；
4、拉森桩与普通槽钢比较截面刚度大可以减少围檩和对撑的数量，而且拉森桩相互间的咬合及导向作用使拉森桩的平整度比槽钢好更方便围檩的施工，因此拉森桩比槽钢经济效果、技术效果都要好。
型号 宽度b（mm） 高度h（mm） 厚度t（mm） 截面抵抗矩（cm3）
4# 500 200 19.5 520
5、救灾抢险的时效性较强，如防洪、塌方、塌陷、流沙等。
中南勘查基础总公司承担基坑支护设计，经过设计人员计算选定如下支护措施：
采用4#拉森桩钢板桩进行支护，其尺寸为B×H×T=500×200×19.5。分别在-1.000m和-4.000m处设置H型钢（高×宽×腰厚×边厚=294×200×8×12）围檩, 置于基坑内侧，与钢板桩焊接牢固，设置两道φ402×8螺旋焊管对顶支撑，对顶支撑两侧及基坑四个角分别设置H型钢（高×宽×腰厚×边厚=294×200×8×12）角撑；（见附图）
但根据以往施工经验对顶支撑两侧及基坑四角的角撑对机械挖土影响很大不方便挖土，经与设计人员协商决定进行如下优化：
采用4#拉森桩钢板桩进行支护，其尺寸为B×H×T=500×200×19.5。将第一道围檩和支撑设在-1.500m处采用双H型钢（高×宽×腰厚×边厚=294×200×8×12）围檩，设置三道φ402×8螺旋焊管对顶支撑，将对顶支撑两侧的角撑取消改为10mm后钢板加劲腋；基坑四个角处角撑仍采用H型钢（高×宽×腰厚×边厚=294×200×8×12）但长度减小附加加劲小腋； -4.000m处仍设置一道H型钢（高×宽×腰厚×边厚=294×200×8×12）围檩, 置于基坑内侧，与钢板桩焊接牢固，其他对顶支撑及角撑同-1.500m处；（见附图）
工程实践证明优化后的支护设计能很好的解决机械挖土的问题，有利于工程的快速施工。
四、拉森板桩施工
1、工艺流程
施工准备→场地平整→工程放线定位→安装导向钢围檩→打设钢板桩→拆除钢围檩→挖土至-2.000m→安装第一道支撑装置→挖土至-4.500m→安装第二道支撑装置→挖土至设计标高→基础施工→拆除第二道支撑装置→填土至-2.000m→拆除第一道支撑装置→填土至室外标高→拔除板桩
2、拉森桩施工方法
（1）4#拉森桩长度为12m，采用小松400高频液压震动沉桩机进行施工，打桩采用单独打入法。
（2）按设计轴线要求放出拉森桩咬口轴线灰线并在灰线上做好红色木桩标识。
质量标准
内容 允许值或允许偏差
桩定标高 ±30mm
桩位偏差 50mm
垂直度 0.5%
齿口 搭接完好
（3）先用吊车将钢板桩吊至插桩点进行插桩，插桩时锁口对准，每插一块即套上桩帽，上端加硬木垫，轻轻震击数下，再正常震打。
（4）为保证桩的垂直度，钢板桩将沿导向围檩施震，同时采用经纬仪进行竖向轴线控制；拉森桩打入后，拉森桩翼板间贴紧，相互紧扣，保证相互间密封性，并保证桩顶上口平直，达到设计标高。
（5）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＝5：5：3。
（6）H型钢围檩要求平整、水平、焊接牢固，个别钢板桩与围檩间隙过大的可采用小钢板焊接连接，保证钢板桩整体、均匀受力；斜撑要求受力均衡，所有焊缝要饱满杜绝虚焊，确保支护安全。
（7）严格按照基坑施工规范要求实施基坑开挖，基坑周围严禁堆土，及时对坑内积水进行抽排，开挖时挖机尽量站在对撑位置挖土减少对拉森桩的压力。
（8）应急措施：基坑周围设置水平观测点，每天监测拉森桩位移情况，如遇基坑变形过大可采取增加斜支撑或对撑的方法进行加固。
（9）钢板桩的拔除
基坑回填后，要拔除钢板桩，以便重复使用。 先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min～2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拨，如此反复可将桩拔出来。
五、经验总结
通过拉森钢板桩在武钢江北钢材加工配送工程钢丝车间循环水池支护施工中的应用总结得出经验：对开挖深度不太深(一般不超过6m)，场地环境不允许大开挖的基坑采取拉森桩结合H型钢围檩支撑体系，可以解决施工中遇到的难题；拉森桩支护符合武钢工程工期短、成本低要求，拉森桩支护因减少了基坑的土方开挖量也有利于现场的文明施工。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
关键词：基坑支护 拉森桩H型钢围檩 设计优化
武钢江北钢材加工配送工程是武钢实施国际化和市场化发展战略，以建国际一流的钢材深加工基地为目的的重点工程。工程选址在武汉市新洲区，由于地质情况复杂很多工程要采取深基坑支护才能施工，但较多的基坑支护势必会增加工程的投资同时也会影响工程的进度，所以以武钢建设公司为代表的施工单位采用新型支护工艺拉森钢板桩进行支护极大的降低了工程成本给武钢节约了投资同时也保证了工程的进度，本文主要介绍了拉森钢板桩在江北工程金属制品PC钢丝车间循环水池施工中的应用。
一、工程概况
武钢江北钢材加工配送工程金属制品PC钢丝车间循环水池埋深-6.40m，长 10.1m，宽7m，距PC钢丝车间距离分别为1150mm和1600mm（见附图）；基坑底部已用粉喷桩进行了复合地基处理。
二、地质概况
1、地质条件
根据中南勘察基础工程总公司地质报告显示：
素填土（地层代号①）可塑、以粘性土为主、含少量砂石、孔隙较大、场地分布均匀。层厚：0.8-3.5m。
淤泥质粉质粘土（地层代号②）灰褐色、流塑、含少量有机质、略有臭味，部分孔含有较多淤泥。层厚：5.9-12.8m。
粉质粘土、粉土、粉砂互层（地层代号③）灰褐色、灰色、饱和，粘性土呈软-可塑状态，砂性土呈松散-稍密。层厚：0.5-9.4m。
粉细砂（地层代号④-1） 灰色、稍密、饱和，矿物成分以石英为主。夹少量粉土及粉质粘土。层厚：1.0-15.4。
粉细砂（地层代号④-2）灰色、中密到密实，饱和、矿物成分以石英为主。砂质较纯，部分孔夹少量腐殖质。层厚：2.8-15.7m。
含卵砾石中粗砂（地层代号⑤）灰色、梢密-中密、饱和，以粗砂为主，卵砾石含量约8-40%，最大约60%，平均粒径越0.5-5cm，最大为10cm。主要成分為石英。层厚：0.5-0.8m。
2、工程水文
地下水类型为上部滞水和承压水两种类型。上部滞水主要赋存于上部素填土层中，主要靠地表水源、大气降水，水量较小，上部滞水初见水位为地表下1.05-1.30m；承压水赋存于第四系砂土层中，与长江有水力联系，水量丰富，承压水初见水位为地下3.8m以下。
三、基坑支护设计与优化
场地条件决定不能采取放坡开挖的方式施工所以基坑支护采用新型支护工艺拉森钢板桩进行支护，拉森板桩与其他的支护设计有如下优点：
1、施工简单，对空间要求小，可以减少土方的挖掘量；施工不受天气条件的制约，施工工期短，所有桩打完仅需3天时间；
2、止水效果好，通过拉森桩相互间的咬合配合外侧的饱和淤泥质土可以达到很好的防水效果；
3、经济效果好，因其具有适应性、互换性，可重复使用5--8次，采用定长的拉森桩可以周转使用降低了施工的成本；
4、拉森桩与普通槽钢比较截面刚度大可以减少围檩和对撑的数量，而且拉森桩相互间的咬合及导向作用使拉森桩的平整度比槽钢好更方便围檩的施工，因此拉森桩比槽钢经济效果、技术效果都要好。
型号 宽度b（mm） 高度h（mm） 厚度t（mm） 截面抵抗矩（cm3）
4# 500 200 19.5 520
5、救灾抢险的时效性较强，如防洪、塌方、塌陷、流沙等。
中南勘查基础总公司承担基坑支护设计，经过设计人员计算选定如下支护措施：
采用4#拉森桩钢板桩进行支护，其尺寸为B×H×T=500×200×19.5。分别在-1.000m和-4.000m处设置H型钢（高×宽×腰厚×边厚=294×200×8×12）围檩, 置于基坑内侧，与钢板桩焊接牢固，设置两道φ402×8螺旋焊管对顶支撑，对顶支撑两侧及基坑四个角分别设置H型钢（高×宽×腰厚×边厚=294×200×8×12）角撑；（见附图）
但根据以往施工经验对顶支撑两侧及基坑四角的角撑对机械挖土影响很大不方便挖土，经与设计人员协商决定进行如下优化：
采用4#拉森桩钢板桩进行支护，其尺寸为B×H×T=500×200×19.5。将第一道围檩和支撑设在-1.500m处采用双H型钢（高×宽×腰厚×边厚=294×200×8×12）围檩，设置三道φ402×8螺旋焊管对顶支撑，将对顶支撑两侧的角撑取消改为10mm后钢板加劲腋；基坑四个角处角撑仍采用H型钢（高×宽×腰厚×边厚=294×200×8×12）但长度减小附加加劲小腋； -4.000m处仍设置一道H型钢（高×宽×腰厚×边厚=294×200×8×12）围檩, 置于基坑内侧，与钢板桩焊接牢固，其他对顶支撑及角撑同-1.500m处；（见附图）
工程实践证明优化后的支护设计能很好的解决机械挖土的问题，有利于工程的快速施工。
四、拉森板桩施工
1、工艺流程
施工准备→场地平整→工程放线定位→安装导向钢围檩→打设钢板桩→拆除钢围檩→挖土至-2.000m→安装第一道支撑装置→挖土至-4.500m→安装第二道支撑装置→挖土至设计标高→基础施工→拆除第二道支撑装置→填土至-2.000m→拆除第一道支撑装置→填土至室外标高→拔除板桩
2、拉森桩施工方法
（1）4#拉森桩长度为12m，采用小松400高频液压震动沉桩机进行施工，打桩采用单独打入法。
（2）按设计轴线要求放出拉森桩咬口轴线灰线并在灰线上做好红色木桩标识。
质量标准
内容 允许值或允许偏差
桩定标高 ±30mm
桩位偏差 50mm
垂直度 0.5%
齿口 搭接完好
（3）先用吊车将钢板桩吊至插桩点进行插桩，插桩时锁口对准，每插一块即套上桩帽，上端加硬木垫，轻轻震击数下，再正常震打。
（4）为保证桩的垂直度，钢板桩将沿导向围檩施震，同时采用经纬仪进行竖向轴线控制；拉森桩打入后，拉森桩翼板间贴紧，相互紧扣，保证相互间密封性，并保证桩顶上口平直，达到设计标高。
（5）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＝5：5：3。
（6）H型钢围檩要求平整、水平、焊接牢固，个别钢板桩与围檩间隙过大的可采用小钢板焊接连接，保证钢板桩整体、均匀受力；斜撑要求受力均衡，所有焊缝要饱满杜绝虚焊，确保支护安全。
（7）严格按照基坑施工规范要求实施基坑开挖，基坑周围严禁堆土，及时对坑内积水进行抽排，开挖时挖机尽量站在对撑位置挖土减少对拉森桩的压力。
（8）应急措施：基坑周围设置水平观测点，每天监测拉森桩位移情况，如遇基坑变形过大可采取增加斜支撑或对撑的方法进行加固。
（9）钢板桩的拔除
基坑回填后，要拔除钢板桩，以便重复使用。 先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min～2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拨，如此反复可将桩拔出来。
五、经验总结
通过拉森钢板桩在武钢江北钢材加工配送工程钢丝车间循环水池支护施工中的应用总结得出经验：对开挖深度不太深(一般不超过6m)，场地环境不允许大开挖的基坑采取拉森桩结合H型钢围檩支撑体系，可以解决施工中遇到的难题；拉森桩支护符合武钢工程工期短、成本低要求，拉森桩支护因减少了基坑的土方开挖量也有利于现场的文明施工。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看