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摘要：本文结合工程实例，介绍钢板桩在深基坑开挖中的应用，分析了其施工工艺以及施工注意事项，最后提出了基坑施工监测方面的内容。
关键词：钢板桩；深基坑；支护
钢板桩围堰是最常用的一种板桩围堰。钢板桩是带有锁口的一种型钢，其截面有直板形、槽形及Z形等，有各种大小尺寸及联锁形式。常见的有拉森式，拉克万纳式等。本文介绍拉森钢板桩。拉森钢板桩是一种特制的型钢板桩，用打桩机及振动锤将钢板桩压入地下构成一道连续的板墙，在建桥围堰大型管道铺设临时沟渠开挖的挡土、挡水、挡沙墙 码头，卸货场 护墙，挡土墙 堤防护岸等，工程上发挥重要作用。钢板桩做围堰不仅绿色、环保而且施工速度快、施工费用低，具有很好的防水功能。
1工程概况
深圳某新建Ⅰ级市政主干道，长约9.6公里，红线宽70米，双向六车道。其中在某交叉路口处有过路雨水单孔箱涵，长度66米，在基坑周边相邻的道路、建（构）筑物和管线距离基坑较近，不具备放坡开挖的条件，设计采用钢板桩支护，基坑开挖尺寸宽度5.5m，深度3.2m。
开挖处地质情况较差，根据地质报告，土层分布依次为：人工填积杂填土层，粉质粘土层，细砂层，淤泥质粉质黏土层，粉质黏土层，岩石层。地下水类型为上部滞水，主要赋存于人工填积层中。
2支护方案选择
由于该工程地下情况比较复杂、并且地表水及地下水量太大，施工难度很大，深基础施工时必须对边坡进行支护处理，以确保施工安全，而且施工工期非常紧，如采用钻孔桩支护，施工周期长，还可能对后续设备基础施工带来影响，成本也较高；采用工字钢或H型钢做支护桩，不能有效止水和防流砂。经过几种施工方案比较，最终采用止水型拉森桩进行基坑支护。
拉森桩具有很高的强度、刚度和锁口功能，结合紧密，水密性好，施工简便快速，能适应多种平面形状和土体，可减少基坑开挖土方量，有利于施工机械化作业和排水，可以回收和反复使用等优点。采用租赁方式租用，较为经济实用。
3深基坑施工
3.1基坑设计参数
①钢板桩采用拉森钢板桩，桩长一般为两倍的基坑深；基坑深度不大于4米时，桩顶设一道Φ 300钢管横撑，大于4米时设二道Φ300钢管横撑，横撑纵距4.0m左右，横撑竖向间距2.5～4.0m，具体应视土压力大小而定；沿支撑点设置H型钢腰梁，固定于钢板桩上。
②对箱涵基坑，当对变形要求严时，可将第一道横撑加强为双拼钢管横撑，纵向间距取小值；在基坑内两边设明沟抽排地下水；管沟胸腔土用石粉渣回填，路基以下按道路专业要求回填。
③在土质条件较差（如赋存有深厚淤泥层）、基坑深度及宽度均较大，对变形要求又严的地段，应加强基坑监测，必要时可设2道双拼支撑。
3.2施工工艺
(1)主要工艺流程
施工前准备→基础测量定位→表层土剥离→准确放设沉桩区域尺寸→安装沉桩导向梁→拉森桩打设→钢围檩焊接、加固→土方开挖→柱基础施工→拆模、回填土至桩顶→拆除围檩或拉锚装置→拔桩。
(2)施工要点
①根据设计要求，对围护区域定位，放设沉桩轴线，安装沉桩导向梁或挖设沉桩导向沟，清除障碍物(如图1)。
②对需支护部位的表层土剥离，剥离厚度约为2～4m，但底部须挖平，并设置排水沟、排水井，抽走地表水，开挖范围为设计柱基础底边线每边大1.5～2.0m。
③打设9m拉森桩，采用Z550型液压振动机械，并配备4.5t液压振动锤作为沉桩动力。基坑四周采用角桩，以提高小齿口拉森桩的防渗漏性能(如图2所示)。
④拉森桩沉入土后，为确保开挖基坑安全，对入土拉森桩采用钢围檩加固，必要时可对拉森桩采用拉锚加固。
⑤土方开挖：深坑部分采用小松220型长臂挖机开挖(臂长15m，抓斗0.5m3)。开挖土方及时运走或堆放至10m以外，最大限度减少堆土对支护桩的侧压力。挖土机要在较硬的土体上作业，挖机与桩间要留有安全距离，必要时用20mm厚钢板铺垫。
⑥基础结构施工完，进行回填土，尽量使桩两侧土压平衡，有利于拔桩作业。
⑦拔桩：采用振动拔桩。
图1：基础围护平面图图2：打桩平面示意图
3.3施工控制
①拉森桩支护的设置、垂直度、标高必须符合支护方案或设计要求。桩位偏差，轴线和垂直轴线方向均不宜超过50mm，垂直度偏差不宜大于1%。
②施工前对拉森桩进行检验，用于基坑临时支护的桩，主要进行外观检验，对不符合形状要求的桩进行矫正。避免锁口咬合不好、弯曲的桩打入土中，造成渗漏、侧移。
③旧钢板桩在打设前需进行矫正。矫正要在平台上进行，对弯曲变形的钢板桩可用油压千斤顶顶压或火烘等方法矫正。做好围檩支架，以保证钢板桩垂直打入和打入后的钢板桩墙面平直。
④防止钢板桩锁口中心线位移，可在打桩行进方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移。由于钢板桩打入时倾斜，且锁口结合处有空隙，封闭合龙比较困难，解决的办法一是用异形板桩（此法较困难）；二是采用轴线封闭法（此法较为方便）。
⑤拉森桩打设顺序要合理安排，应分段或阶段性进行。
④打桩时，经常会发生倾斜、扭转、共连等问题，施工中应及时分析原因，及时处理。⑥钢板桩嵌固深度必须由计算确定，按《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120—1999）规定执行。挖土机及运土车不得在基坑边作业，如必须施工，则应将该项荷载计入设计中，以增加桩的嵌固深度。
⑦一般拉森桩施工时，压密注浆配合，四周有钢板桩支护，基底水压较大，为更好地防水，基底做压密注浆，其厚度按土质而定。
⑧钢板桩支护转角处连接不够紧密，宜发生流砂现象，故需进行压密注浆，注浆数量为3～4根。如地下水位较高时需进行轻型井点降水配合。
⑨拉森桩较长，吊起时要由专人指挥和监护，桩吊起时，要密切注意操作人员之间的配合，保证施工人员、设备不受伤害。
4基坑施工监测
4.1基坑支护监测仪器
利用施工单位现有的水准仪和经纬仪进行钢板桩外地表沉降和钢板桩顶点水平位移测量。水准仪用于测量地面和开挖过程控制标高以及施工中的沉降，经纬仪用于测量在钢板桩顶不同位置的施工控制点的水平位移。
4.2监测的布置和监测频率
①经研究距离钢板桩顶部每5 m设置1个控制点，在基坑开挖前利用仪器测出控制点的坐标作为初始坐标值。监测点布设完成后对原始值进行2次测量，以减小误差。基坑监测的频率随土方开挖进度和基坑变化情况作调整。基坑开挖过程中开挖频率不少于2次/d，开挖完成后开挖频率不少于1次/d。若观测的钢板桩顶部位移出现突变，观测次数要适当增加。当观测的位移趋于稳定时，观测间隔可延长。
②在设备基础支护施工中，主要要对桩基础进行水平位移及沉降观测，设置一个基准初始数据，桩基础监测的频率开挖前1次/d，开挖后2次/d。
5结束语
基坑支护工程是随着对地下空间的不断利用开发而发展起来的一项施工技术，它涉及众多学科与工艺，具有很强的地区特点。随着新技术、新工艺的出现，基坑工程仍将继续不断发展、完善。拉森桩进行深基坑支护，工期短，周转速度快。在地质状况较差，地下水较大，砂层较厚的工程中，尤其是独立基础、小型设备基础，使用拉森桩支护深基坑，将会带来很好的效果。
注：文章內的图表及公式请以PDF格式查看
关键词：钢板桩；深基坑；支护
钢板桩围堰是最常用的一种板桩围堰。钢板桩是带有锁口的一种型钢，其截面有直板形、槽形及Z形等，有各种大小尺寸及联锁形式。常见的有拉森式，拉克万纳式等。本文介绍拉森钢板桩。拉森钢板桩是一种特制的型钢板桩，用打桩机及振动锤将钢板桩压入地下构成一道连续的板墙，在建桥围堰大型管道铺设临时沟渠开挖的挡土、挡水、挡沙墙 码头，卸货场 护墙，挡土墙 堤防护岸等，工程上发挥重要作用。钢板桩做围堰不仅绿色、环保而且施工速度快、施工费用低，具有很好的防水功能。
1工程概况
深圳某新建Ⅰ级市政主干道，长约9.6公里，红线宽70米，双向六车道。其中在某交叉路口处有过路雨水单孔箱涵，长度66米，在基坑周边相邻的道路、建（构）筑物和管线距离基坑较近，不具备放坡开挖的条件，设计采用钢板桩支护，基坑开挖尺寸宽度5.5m，深度3.2m。
开挖处地质情况较差，根据地质报告，土层分布依次为：人工填积杂填土层，粉质粘土层，细砂层，淤泥质粉质黏土层，粉质黏土层，岩石层。地下水类型为上部滞水，主要赋存于人工填积层中。
2支护方案选择
由于该工程地下情况比较复杂、并且地表水及地下水量太大，施工难度很大，深基础施工时必须对边坡进行支护处理，以确保施工安全，而且施工工期非常紧，如采用钻孔桩支护，施工周期长，还可能对后续设备基础施工带来影响，成本也较高；采用工字钢或H型钢做支护桩，不能有效止水和防流砂。经过几种施工方案比较，最终采用止水型拉森桩进行基坑支护。
拉森桩具有很高的强度、刚度和锁口功能，结合紧密，水密性好，施工简便快速，能适应多种平面形状和土体，可减少基坑开挖土方量，有利于施工机械化作业和排水，可以回收和反复使用等优点。采用租赁方式租用，较为经济实用。
3深基坑施工
3.1基坑设计参数
①钢板桩采用拉森钢板桩，桩长一般为两倍的基坑深；基坑深度不大于4米时，桩顶设一道Φ 300钢管横撑，大于4米时设二道Φ300钢管横撑，横撑纵距4.0m左右，横撑竖向间距2.5～4.0m，具体应视土压力大小而定；沿支撑点设置H型钢腰梁，固定于钢板桩上。
②对箱涵基坑，当对变形要求严时，可将第一道横撑加强为双拼钢管横撑，纵向间距取小值；在基坑内两边设明沟抽排地下水；管沟胸腔土用石粉渣回填，路基以下按道路专业要求回填。
③在土质条件较差（如赋存有深厚淤泥层）、基坑深度及宽度均较大，对变形要求又严的地段，应加强基坑监测，必要时可设2道双拼支撑。
3.2施工工艺
(1)主要工艺流程
施工前准备→基础测量定位→表层土剥离→准确放设沉桩区域尺寸→安装沉桩导向梁→拉森桩打设→钢围檩焊接、加固→土方开挖→柱基础施工→拆模、回填土至桩顶→拆除围檩或拉锚装置→拔桩。
(2)施工要点
①根据设计要求，对围护区域定位，放设沉桩轴线，安装沉桩导向梁或挖设沉桩导向沟，清除障碍物(如图1)。
②对需支护部位的表层土剥离，剥离厚度约为2～4m，但底部须挖平，并设置排水沟、排水井，抽走地表水，开挖范围为设计柱基础底边线每边大1.5～2.0m。
③打设9m拉森桩，采用Z550型液压振动机械，并配备4.5t液压振动锤作为沉桩动力。基坑四周采用角桩，以提高小齿口拉森桩的防渗漏性能(如图2所示)。
④拉森桩沉入土后，为确保开挖基坑安全，对入土拉森桩采用钢围檩加固，必要时可对拉森桩采用拉锚加固。
⑤土方开挖：深坑部分采用小松220型长臂挖机开挖(臂长15m，抓斗0.5m3)。开挖土方及时运走或堆放至10m以外，最大限度减少堆土对支护桩的侧压力。挖土机要在较硬的土体上作业，挖机与桩间要留有安全距离，必要时用20mm厚钢板铺垫。
⑥基础结构施工完，进行回填土，尽量使桩两侧土压平衡，有利于拔桩作业。
⑦拔桩：采用振动拔桩。
图1：基础围护平面图图2：打桩平面示意图
3.3施工控制
①拉森桩支护的设置、垂直度、标高必须符合支护方案或设计要求。桩位偏差，轴线和垂直轴线方向均不宜超过50mm，垂直度偏差不宜大于1%。
②施工前对拉森桩进行检验，用于基坑临时支护的桩，主要进行外观检验，对不符合形状要求的桩进行矫正。避免锁口咬合不好、弯曲的桩打入土中，造成渗漏、侧移。
③旧钢板桩在打设前需进行矫正。矫正要在平台上进行，对弯曲变形的钢板桩可用油压千斤顶顶压或火烘等方法矫正。做好围檩支架，以保证钢板桩垂直打入和打入后的钢板桩墙面平直。
④防止钢板桩锁口中心线位移，可在打桩行进方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移。由于钢板桩打入时倾斜，且锁口结合处有空隙，封闭合龙比较困难，解决的办法一是用异形板桩（此法较困难）；二是采用轴线封闭法（此法较为方便）。
⑤拉森桩打设顺序要合理安排，应分段或阶段性进行。
④打桩时，经常会发生倾斜、扭转、共连等问题，施工中应及时分析原因，及时处理。⑥钢板桩嵌固深度必须由计算确定，按《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120—1999）规定执行。挖土机及运土车不得在基坑边作业，如必须施工，则应将该项荷载计入设计中，以增加桩的嵌固深度。
⑦一般拉森桩施工时，压密注浆配合，四周有钢板桩支护，基底水压较大，为更好地防水，基底做压密注浆，其厚度按土质而定。
⑧钢板桩支护转角处连接不够紧密，宜发生流砂现象，故需进行压密注浆，注浆数量为3～4根。如地下水位较高时需进行轻型井点降水配合。
⑨拉森桩较长，吊起时要由专人指挥和监护，桩吊起时，要密切注意操作人员之间的配合，保证施工人员、设备不受伤害。
4基坑施工监测
4.1基坑支护监测仪器
利用施工单位现有的水准仪和经纬仪进行钢板桩外地表沉降和钢板桩顶点水平位移测量。水准仪用于测量地面和开挖过程控制标高以及施工中的沉降，经纬仪用于测量在钢板桩顶不同位置的施工控制点的水平位移。
4.2监测的布置和监测频率
①经研究距离钢板桩顶部每5 m设置1个控制点，在基坑开挖前利用仪器测出控制点的坐标作为初始坐标值。监测点布设完成后对原始值进行2次测量，以减小误差。基坑监测的频率随土方开挖进度和基坑变化情况作调整。基坑开挖过程中开挖频率不少于2次/d，开挖完成后开挖频率不少于1次/d。若观测的钢板桩顶部位移出现突变，观测次数要适当增加。当观测的位移趋于稳定时，观测间隔可延长。
②在设备基础支护施工中，主要要对桩基础进行水平位移及沉降观测，设置一个基准初始数据，桩基础监测的频率开挖前1次/d，开挖后2次/d。
5结束语
基坑支护工程是随着对地下空间的不断利用开发而发展起来的一项施工技术，它涉及众多学科与工艺，具有很强的地区特点。随着新技术、新工艺的出现，基坑工程仍将继续不断发展、完善。拉森桩进行深基坑支护，工期短，周转速度快。在地质状况较差，地下水较大，砂层较厚的工程中，尤其是独立基础、小型设备基础，使用拉森桩支护深基坑，将会带来很好的效果。
注：文章內的图表及公式请以PDF格式查看