王升龙 代一 李靖 薛建伟 程宝康
中国建筑土木建设有限公司 北京 100070
摘要：伴随着城市容量的不断扩张以及人们对公共服务水平的要求越来越高，发展地下大型雨水方涵已经成为提升城市品质的重要举措，它能够有效避免城市路面“马路拉链”问题。本文以山西太原市某道路地下雨水方涵建设中明挖基坑为例，对该工程的水文地质条件进行了分析，确定了拉森钢板桩基坑支护方案。并指出采用该方案在保证基坑稳定、安全的前提下，可有效节约成本、缩短工期。
关键词：方涵，拉森钢板桩，基坑支护
1 前言
城市基础设施建设是加快城市化进程的基础。伴随着城市容量的不断扩张以及人们对公共服务水平的要求越来越高，城市地下空间基础设施的开发要加大。城市地下雨水方涵作为收集雨水的载体，不仅节约了地上空间，而且缓解了城市拥堵问题，并且可以使雨水再生利用，同时，为这些公共服务设施出现故障时，维修也很方便。
地下方涵通常埋置深度较深，方涵施工中，大部分采用明挖基坑。在繁忙、拥挤的城市交通使方涵基坑放坡开挖的施工方式变得不切实际，然而拉森钢板桩具有高强、轻质、隔水性好、安全性高、对空间要求低、施工简单、工期短、建设费用低等优点，受到了广泛的应用。
本文结合山西省太原市某道路地下方涵建设工程为例，方涵基坑支护采用拉森钢板桩+钢管内支撑支护体系，证明拉森钢板桩在软土基坑施工中的支护作用效果良好，为类似施工条件的工程提供借鉴。
2 工程实例
2.1 工程概况
太原市某道路全长5.41km，宽度66.0m。方涵开挖深度最深为9.15m，宽度22.4m，该场地地下水位较高，且无放坡条件。
2.2 工程场地地质条件
2.2.1 地层岩性
根据勘察资料显示，场地内主要由第四系全新统沉积的填土、粉土、粉质粘土、砂类土等构成，按自上而下顺序描述如下：
①层素填土：杂色，以粉土为主，含砖屑、灰渣、大量植物根系、腐殖质等。稍湿，堆积年代短，结构松散。该层层厚介于0.5~1m之间之间，层底埋深介于0.5~1m之间。
②层粉土：黄褐色，含云母、煤屑、氧化铁铝，局部混有大量砂质成分或夹粉细砂薄层。湿，中密~密实。该层天然含水量平均值为23%。该层层厚介于1~4.7m之间，层底埋深介于1.8~5.6m之间。
③层粉土：黄褐色。含云母、煤屑、氧化铁铝、混有砂粒等，局部渐变为粉质粘土或夹粉质粘土薄层。湿，中密。该层天然含水量平均值为24.8%。该层层厚介于5.8~7.5m之间，层底埋深介于11.4~12.8m之间。
④层粉土：黄褐色，含云母、煤屑、氧化铁铝。混有砂粒等。湿，密实。该层天然含水量平均值为23.4%。
2.2.2 水文地质条件
该场地静止水地下水位埋深介于0.6~2.7m之间，地下水类型为孔隙潜水，主要接受大气降水及附近现状沟渠中水的侧向补给。
2.2.3 各土层物理力学性质指标
根据勘察资料显示，基坑开挖深度影响范围内各土层的物理力学性质指标见表2.1所示。
2.3 基坑支护方案设计
根据勘察资料显示，该场地主要以粉土为主，且地下水位较高（水位埋深最浅0.6m），场地土体液化等级为严重。方涵基槽周围不具备放坡条件，开挖深度较深，综合考虑上述因素，确定采用拉森钢板桩+钢管内支撑支护体系，拉森钢板桩另兼做止水帷幕作用，基坑内采用管井降水。
设计采用17.0m拉森钢板桩支护，嵌固深度7.85m，设钢管内支撑两道，围檩采用45a工字钢，第一道围檩中心线距离地面1.5m，第二道围檩中心线距离地面4.5m。拉森钢板桩规格为拉森式IVa，钢管内支撑采用φ609，t=16mm螺旋钢管，水平间距4m。
2.4 拉森钢板桩的施工工艺
拉森钢板桩支护及基槽开挖将结合降、排水施工，具体施工顺序如下：
测量放线→开挖施工槽→施工钢板桩、内支撑→管井降水→基坑开挖 →基底处理浇筑混凝土垫层→管道安装→沟槽回填→拆除内支撑→拔桩
2.5施工与注意事项
2.5.1 拉森钢板桩施工注意事项
（1）拉森钢板桩支护的垂直度、标高必须满足设计要求。桩位偏差、轴线和垂直轴线方向不宜超过50mm，垂直度偏差不宜大于1%。
（2）打桩前，对钢板桩逐根检查，剔除连接锁口锈蚀、变形严重的普通板桩，不合格者待修整后才可使用。 要在钢板桩的锁口内涂油脂，以方便打入拔出。
（3）钢板桩施打采用屏风式打入法施工。
（4）打入桩后，及时进行桩体的闭水性检查，对漏水处进行焊接修补，每天派专人进行检查桩体。
（5）基槽回填后，要拔除钢板桩，以便重复使用。拔除钢板桩前，应仔细研究拔桩方法、顺序和拔桩时间及土孔处理。否则，由于钢拔桩的振动影响，以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移，会给已施工的地下结构带来危害，并影响临近原有建筑物、构筑物或底下管线的安全。
2.5.2 钢管内支撑施工注意事项
（1）采用内支撑的基槽必须按“由上而下，随挖随撑”的原则施工，尽可能对称开挖，严禁超挖。应保持开挖状况与设计计算的工况一致。
（2）钢管横撑的设置时间必须严格按设计工况条件掌握，土方开挖时需分段分层，严格控制安装横撑所需的基槽开挖深度。
（3）千斤顶预加压力分两次施加到位，每一次施加至设计值的40%～60%，每二次施加至设计值，减少轴力损失。预加压力完成后，应将伸缩腿与支撑头后座之间的空隙采用钢析锲块垫塞紧密，锁定钢支撑预加压力后再拆除千斤顶。
（4）基槽开挖过程中要防止挖土机械碰撞支撑体系，并注意不得在支撑上加荷载，钢支撑不得作为横穿基槽的临时便道，以防止失稳，造成事故。
（5）钢管支撑安装的允许偏差应满足有关要求和规定的质量控制标准。
3 结语
上述工程实例中采用拉森钢板桩+钢管内支撑支护体系，从实际的应用效果来看，采用该支护方式有以下几种优点：（1）该种支护体系施工比较简便，工期比较短，质量容易控制，而且在整个施工过程中，施工现场环境比较整洁；（2）该工程场地地下水位比较高，采用拉森钢板桩，可以有效地防止泥沙渗入基坑内，起到良好的止水帷幕效果；（3）悬臂式拉森钢板桩支护通常在基坑顶部水平变为比较大，在基坑内加设钢管内支撑后，可以有效降低基坑顶部水平变位。
在城市道路改造工程中，经常会出现施工场地狭窄、地下管线多等情况，放坡支护形式往往难以实现，而以拉森钢板桩为主的支护体系可以在狭窄的施工场地中实现，并且能够保证基坑的稳定性。因此，以拉森钢板桩为主的支护体系在施工场地狭窄、地下管线多等条件下，是一项有效、安全、方便的基坑支护形式。
参考文献：
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[3]张熙颖、孙东雨，地下方涵工程中拉森钢板桩的施工技术研究，科技展望，2016.04
[4]周拥军、汪令松，“拉森钢板桩”在易液化软土深基坑支护中的应用，安徽冶金科技职业学院学报，2011.01
[5]陈丕辉、拉森钢板桩的支护特性及其横撑水平间距研究，中国给水排水，2014.06
论文作者:王升龙,代一, 李靖,薛建伟,程宝康
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/4
标签：钢板论文; 基坑论文; 钢管论文; 场地论文; 城市论文; 工程论文; 煤屑论文; 《建筑学研究前沿》2018年第23期论文;