▍摘 要
摘要：为保证建筑工程深基坑施工安全，文中以某住宅楼项目为案例，结合项目地勘资料、周边环境以及基坑挖深等实际情况，经专家论证，提出“拉森（U型热轧）钢板桩+钢管内支撑”的组合支护方案。通过支护方案设计、支护结构施工和全过程施工监测分析，以期规范施工流程，强化施工质量，保障施工安全。
▍0 引 言
拉森钢板桩作为一种悬臂支护结构，在现代建筑深基坑施工中应用广泛。其工作原理为采用振动锤或打桩机连续击打钢板桩将其嵌入土体结构，快速形成一道闭合的地下连续板墙，以达到防水和支护土体的目的。相比于传统支护体系，拉森钢板桩支护体系具有以下特征。
（1）钢板桩采用热轧型钢制作，自身结构轻、强度高、刚度大、承载力强。
（2）钢板桩之间采用锁口连接，结合紧密，咬合能力强，可自然防渗，水密性好。
（3）施工便捷、快速且占据空间较小，可在建（构）筑物密集、空间有限的复杂环境中进行施工。
（4）适用性广，可适应不同地质情况和土质，并能大幅减少取土量和混凝土用量。
（5）购置费虽然较高，但互换性好，可多次重复使用，综合成本较低，且符合节能、环保、可持续发展理念。
▍1 工程概况
B地块二期住宅项目占地面积为56428.6 m2，建筑设计地下1层，地上18~23层，框架-剪力墙结构，桩筏基础。根据现场实测标高和筏板底部设计标高，本工程筏板开挖深度为4.9~5.7 m，基坑大体呈矩形状，长约315.7 m，宽约179.7 m。根据山西省DBJ 04/T306—2014《建筑基坑工程技术规程》的规定，结合本项目周边环境特征，基坑安全等级定为二级，侧壁重要性系数为1.0。
地勘资料显示，区域内地层组成第①层为第四系全新统（Q4）素填土，第②层为第四系上更新统（Q3）粉土，第③层为第四系中更新统（Q2）粉质黏土，地层参数详见表1。地下水以第四系松散岩类孔隙潜水为主，无地表水，稳定地下水位为6.8~9.4 m（丰水期勘察），地下水距离基坑底最小垂直距离为1.6 m。
▍2 支护方案设计
本工程场地为Ⅰ级非自重湿陷性场地，土体类型为中软土，建筑场地类别为Ⅲ类，无不良地质作用及地质灾害，不具备震陷条件。场地南边与东边紧邻既有建筑，其中，南边为高层住宅，钢筋混凝土结构，基础形式为桩基础，距离基坑边缘最小距离为6.4 m；东边为7层老旧砖混住宅，基础形式为扩大基础，距离基坑边缘最小距离为8.8 m。区域内地下水虽然位于基坑底部以下，但距离坑底较近（最小为1.6 m），因此，在开挖过程中，需考虑坑底渗水或涌水造成的影响。
为保证基坑施工安全，经专家论证，决定采用宽度适中、抗弯性能良好的拉森式（U型热轧）钢板桩+钢管内支撑的组合方式进行基坑支护，具体参数如下。
（1）围护。钢板桩型号为400 mm×170 mm×15.5 mm（见图1），桩长12.0 m，截面面积242.5 cm2，理论重量76.1 kg/m。钢板桩锁口采用焊接连接，以提高围护结构的整体性、稳定性及抗弯能力，连接方式见图2。
（2）内支撑。距离桩顶0.5 m处设一道Φ426×10 mm水平内支撑，钢管长4.2 m，支撑间距分别为4.0、6.0 m，支撑端头设置500 mm×500 mm×20 mm封头钢板。围檩结构采用
400 mm×400 mm×13 mm×21 mm的H型钢作为腰梁，型钢腰梁置于450 mm×450 mm×10 mm钢牛腿之上，牛腿间距为0.8 m，牛腿与钢板桩之间采用焊接。与支撑接触位置的腰梁，增加厚10 mm、间距为300 mm的加劲板。
▍3 拉森钢板桩施工
3.1板桩检验
本工程采用成品钢板桩进行基坑支护，对于新桩，按照出厂标准进行检验；对于重复使用的旧桩，使用前，应对其尺寸、端头矩形比、锁口形状及平直度等外观质量进行检验（详见表2），对不合要求的钢板桩，需采取措施进行矫正，以降低打桩难度。
3.2导架安装
为避免在钢板桩施打过程中因屈曲变形而影响成桩位置和垂直度，通常需事先设置具有一定刚度且安装牢固的导向架，以提升桩体贯入能力和打入精度。导架由围檩桩和导梁组成，单层双面形式，围檩桩间距以2.5~3.5 m为宜，双面围檩之间的间距略大于板桩墙厚8~15 mm，不宜过大。
3.3板桩施打
钢板桩施打作为施工的关键工序之一，在极大程度上决定了支护质量和施工安全。为保证打桩精度，避免板桩因倾斜误差积累过大而使后期合龙难度增加，本工程利用BY-VH350型打桩机采用“屏风式打入法”进行板桩施打，即将10~20根板桩成排插入导架内，使之呈屏风状，然后桩机来回施打，并使两端先达到要求深度，再将中间的板桩顺次打入。
（1）打桩前，准确放出支护桩中线，并在板桩锁口内涂刷油脂，以减小沉桩阻力。
（2）打桩时，第1、2块板桩每沉入1.0 m测量一次，以保证打入精度，为后续板桩提供控制依据。
（3）板桩分3次打入，第1次由12.0 m高打至6 m，第2次打至导梁高度，待导架拆除后，第3次打至设计标高。
（4）打桩过程中，及时测量桩身倾斜度，当其超过2%且不能用拉齐法纠偏时，则需拔起重打。
（5）板桩合龙时，插合龙口板桩时可能会出现两种情况：
①尺寸调整不过来，可考虑做一块楔形（或异形）板桩来调整合龙；②板桩尺寸合适，插下后二边锁口阻力太大，插不到底，此种情况用倒链滑车辅助下拉，必要时，可通过多次复打来克服锁口阻力。钢板桩施工质量要求见表3。
3.4内支撑施工
内支撑的架设时间、位置以及施加预应力直接决定了基坑支护的稳定性，具有明显的时间性和协调性。本工程均采用Φ426×10@6000 mm钢管支撑。
3.4.1内支撑安装
钢支撑安装是在钢板桩施工完毕后实施，首先，在钢板桩上部设计位置间隔0.8 m焊接450 mm×450 mm×10 mm钢牛腿，然后，待第一层土方开挖至支撑安装水平标高以下0.5 m处（局部存在支撑牛腿的加深1.0 m）后，开始架设钢支撑，工艺流程为：钢板桩完工→钢牛腿焊接→土方开挖至支撑下0.5 m→H型钢腰梁安装→钢支撑就位校正→预应力施加→钢楔紧固→千斤顶拆除→钢支撑与腰梁栓接。
（1）当挖土至支撑施工的工作面后，先用25 t吊机吊起整根支撑，钢支撑起吊时支撑的两端系根棕绳作拉索，用以校正支撑两个端头的位置。
（2）钢支撑吊装到位，不要松开吊钩，固定端先挂于基坑一侧钢围檩上，另一端通过调整活动端长度，再挂设于钢围檩上。若因误差造成支撑端头不能与钢围檩面严密接触，必须在围檩面与支撑端头加设钢板垫块，以保证轴向受力。
（3）将两台千斤顶搁在活动端顶压位置，并注意保持千斤顶走向一致，顶出液压千斤顶，使活动端的活动插销底板顶紧钢围凛，并施加一定的预应力，用钢楔块将活动端打紧。
（4）为防止钢支撑因轴力变化产生不稳定现象，利用钢丝绳与U型卡拴住钢支撑两端头，并将钢丝绳一端固定在钢板桩上，防止支撑掉落或倾覆。
（5）按照设计与规范要求，所有节点构造均需采用焊接或螺栓连接，对于局部薄弱环节，根据需要设置加劲板。钢支撑安装质量要求见表4。
3.4.2内支撑拆除
（1）拆除流程：支撑起重机收紧→施加预应力→拆除钢楔→卸下千斤顶→吊出钢支撑。
（2）当管道回填至距离桩顶1.0 m的位置时，便可拆除钢支撑。钢支撑拆除过程中，需在连接点位置架设托架，起固定钢管作用，防止卸力过程中乱撞。
（3）25 t汽车吊施加一定起重力，开始施加预应力，然后将加力端的钢楔拆除，此时，拆除腰梁连接处的螺栓。
（4）待连接处全部处理完成后，使用25 t汽车吊将钢支撑吊出基坑内，放置倒运平板车上或吊至基坑2.0 m以外的稳定场地上。
3.5土方开挖
开挖过程应遵循“逐层开挖、随挖随撑”的原则，充分利用“时空效应”，防止因土方卸载释放应力而造成土体隆起。内支撑安装完成后，土方开挖第一层分层厚度控制在1.0 m位置，方便安装内支撑，第二层、第三层分层开挖厚度控制在2.0 m内，基底以上留置150~200 mm土方进行人工清底。
3.6板桩拔除
地下结构施工完毕后，需拔除钢板桩。本工程采用振动锤拔桩，其原理是利用振动锤产生的强振作用扰动土体，使钢板桩周边土因振动破坏而使黏聚力减小，从而借助附加起吊力的作用克服桩阻力将钢板桩拔除。钢板桩拔除时，需注重拔桩顺序、拔桩时间及土孔处理，否则，会因振动和拔桩带土过多使地表发生位移和下沉，对地下结构和周边建（构）筑物造成威胁。
具体操作时，先用拔桩机夹住桩头振动1~2 min，待桩周土产生松动“液化”，桩阻力减小后，缓慢往上振拔。拔桩过程中，若出现带土过多现象，可采用1︰1水泥砂浆进行填实固化处理。
▍4 施工监测
本工程基坑安全等级为二级，根据GB 50497—2019《建筑基坑工程监测技术标准》的划分，变形测量等级为二级。
4.1监测项目
为保证施工过程作业环境和周边建(构)筑物的安全，在基坑开挖和地下结构施工阶段，需对支护结构边坡顶部水平、竖向位移，深层水平位移，周边地表裂缝、竖向位移，周建建筑裂缝、竖向位移等项目进行监测。其中，竖向位移采DS32自动安平用水准仪监测，水平位移采用KTS-552全站仪和TDJ6E经纬仪监测。
4.2监测频率
监测频率按表5执行。
当遇大暴雨、结构变形超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测；当有危险事故征兆时，需连续监测。
4.3监测点布置
基坑支护侧壁四面水平位移监测采用坐标控制，竖向位移监测采用水准控制。在基坑两侧边中部、阳角处、邻近被保护对象的部位布置监测点。基准点水平间距不大于20 m，每边监测点数目不少于3个。水平和竖向位移监测点为共用点，监测点设置在基坑坡顶上，埋深不小于1.0 m。基坑周边建（构）筑物监测点布置在建筑物四角及外墙中部。
4.4监测方法
（1）水平位移观测采用视准线法。水平位移初始值须在基坑开挖前测定，并至少取连续观测3次的稳定值的平均值作为初始值。
（2）竖向位移观测采用几何水准法。建筑物沉降、地面沉降的初始值须在支护桩施工前测定，支护桩顶沉降的初始值在基坑开挖前测定，并至少取连续观测3次的稳定值的平均值作为初始值。
▍5 结 语
拉森钢板桩在建筑工程深基坑支护中具有止水和挡土的双重作用，可实现“一桩两用”的效果。本工程案例通过钢板桩支护方案设计、支护结构施工以及全过程施工监测，有效保障了施工质量和安全，达到了工程预期效果，方案切实可行。
来源：《江西建材》
作者：周泽军
编辑：项敏
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