汤家源
中国水利水电第七工程局有限公司 四川 成都 610081
摘要：钢板桩具有强度高，支护可靠，施工速度快，可重复利用，施工占地较少，容易打入坚硬土层，可在水中施工等特点，在今天的市政工程中被广泛应用。但是由于打拔过程中对土层的扰动而导致周边土体开裂的问题也普遍存在，对周边构筑物造成一定的影响，在人口密集的市区，土体开裂将可能造成较大的生命财产损失，存在严重的安全隐患。常见的控制裂缝的方法是在拔桩后及时灌砂填补裂缝，但不能完全解决开裂问题。本文以茅洲河界河综合整治工程（深圳部分）为例，重点对钢板桩施工裂缝控制技术进行研究，并对问题进行原因分析，提出改进措施。
关键词：钢板桩支护；市政工程；裂缝控制；应用
工程概况：茅洲河界河综合整治工程（深圳部分），位于深圳市宝安区，该工程任务是对茅洲河界河深圳侧堤防进行综合整治，主要建设内容包括河道防洪工程、截污工程、岸线景观及其他配套工程。其中截污工程管道总长约7km，管材均为钢筋混凝土，管径400mm~1000mm，沟槽开挖深度3~5m，基础下方含有深厚淤泥层（淤泥层厚度最大超过10m），地下水丰富。为确保安全，截污管沟槽开挖前采用拉森四型钢板桩支护。
一、施工工艺
截污管钢板桩施工工艺流程包括：钢板桩定位放线→打入钢板桩→开挖上部沟槽→安装支撑及围檩→继续开挖至沟槽底部→管道安装与沟槽回填→拔出钢板桩
二、重点、难点分析及对策
1、钢板桩的打设
施工采用拉森Ⅳ型钢板桩，打桩流水段的划分与桩的封闭合拢有关。流水段长度大，合拢点就少，相对积累误差大，轴线位移相应也大；流水段长度小，则合拢点多，积累误差小，但封闭合拢点增加。为了便于后续围凛以及支撑的施工，现场采取短流水段，多合拢点的方式。
钢板桩施工时采取先边后角的打设方法，可保端面相对距离，不影响墙内围檩支撑的安装精度，对于打桩积累偏差可在转角外作轴线修正。
(a)先用吊车将钢板桩吊至插点处进行插桩，插桩时锁口要对准，每插入一块即套上桩帽，轻轻加以锤击。打桩应该直入，防止打桩的时候出现倾斜的现象，在打桩时遇到有障碍物的时候应该马上停止，等到取出障碍物后才能继续进行。
(b)为防止锁口中心线平面位移，可在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移。同时在围檩上预先算出每块板桩的位置，以便随时检查校正。
(c)开始打设的一、二块钢板桩的位置和方向应确保精确，以便起到样板导向作用，故每打入1m应测量一次，打至预定深度后应立即用钢筋或钢板与围檩支架焊接固定。
(d)钢板桩的转角和封闭合拢。由于板桩墙的设计长度有时不是钢板桩标准宽度的整数倍，或板桩墙的轴线较复杂，或钢板桩打入时的倾斜且锁口部有空隙，这些都会给板桩墙的最终封闭合拢带来困难，往往要采用轴线修整等方法来解决。
2、钢板桩拔桩
待管道安装与基坑回填完成后，需进行钢板桩拔桩作业，常见的拔桩方法为振动拔桩法。工作原理是利用振动锤产生强迫振动，破坏板桩与周围土体间的粘结力，依靠附加的起吊力克服拔桩阻力将桩拔出。该工艺存在以下问题：
（1）拔桩的过程会产生振动，对地基扰动较大，可能引起周边土体不均匀位移、沉降，影响周边建筑物的安全。
（2）钢板桩拔除后，在原址会留下一道裂缝，且拔桩往往会将部分土体带出地面，如带土过多，会在地下形成形状不规则的空腔裂缝，增大修复难度。
（3）若裂缝得不到及时有效的处理，在周边土体的挤压下，往往会在钢板桩裂缝3~4m外形成另一道不规则的平行裂缝，若与重要建筑物毗邻，可能造成较大的安全事故。
因此，对钢板桩施工裂缝进行控制是非常必要的。
拔桩时，可先用振动锤将钢板桩锁口振松以减小土的阻力，然后边振边拔。对引拔阻力较大的钢板桩，可用间歇振动的方法，每次振动15min。
在对单次拔桩数量与裂缝的关系进行研究时，现场选择每次50m、10m两种拔桩方案进行试验，结果表明，以50m为单位拔桩耗时较长，拔桩后的裂缝得不到及时处理，在软弱地基环境下容易产生额外的平行裂缝。以10m为单位拔桩，可以及时灌砂填补裂缝，加上两侧未拔除的钢板桩能够有效地限制裂缝的扩展延伸，从而避免出现较长的贯穿裂缝。因此对封闭式板桩墙，一次性拔桩数量不宜太大，拔桩起点应避开两端，从中间开始，也可以用跳拔(间隔拔)的方法。经反复试验，最终确定以10m为一个分段，按照从中间开始向两侧延伸的顺序进行。
钢板桩拔除后留下的土孔应及时回填处理，否则会引起周围土体位移及沉降。土孔回填材料常用砂子，也可采用双液注浆(水泥与水玻璃)或注入水泥砂浆。
三、施工监测
1、监测目的
（1）了解支护结构的受力﹑变形及基坑周边土体的沉降情况，对支护结构的稳定性进行评（估）价。
（2）对基坑周边地下水位进行监控，了解基坑施工对周边环境影响情况。
（3）通过获得的支护结构及周围环境在施工中的综合信息，进行施工的日常管理，为优化和合理组织施工提供可靠信息，并指导后续施工。
（4）通过现场测量掌握支护结构工作状态，以确保基坑安全。
2、监测的主要内容
(1)钢板桩顶水平位移，警戒值为50mm；
(2)基坑周边地面竖向沉降位移，警戒值为50mm。
3、监测方法及标准
（1）监测方法和精度要求
截污管基坑工程监测方法和精度要求见下表：
监测项目、测点布置和精度要求表
5、安全巡查、巡视内容
基坑的安全监测和对周边环境影响的观测是基坑施工的重要内容，需安排专人负责工作面的巡查工作。巡查应重点关注以下方面：
①支护结构体系有无裂缝、倾斜、渗水等；
②支护体系施作是否及时；
③基坑周边堆载情况，是否符合基坑周边堆载要求；
④开挖过程中反映的地层情况；
⑤地下水控制情况，通过测量地下水位，及时掌握数据；
⑥地表积水、排水情况等；
⑦场地道路、地面：有无地面裂缝、地面沉陷、隆起等。
一旦发现异常，必须及时采取补救措施。
四、结语
钢板桩在今天的市政工程中被广泛运用，其优点毋庸赘言，然而其容易导致周边土体开裂沉降的缺点也不容忽视，本文通过工程实践，对市政工程钢板桩打拔裂缝控制技术进行研究，得出以下结论：
1、为了有效控制钢板桩的施工裂缝，应避免一次性大量拔桩。建议每次拔桩范围不超过10m，每一分段拔桩完成后裂缝灌砂要及时跟进。
2、避免从作业面两端开始拔桩。选择中间部分作为拔桩起点可有效减少土体被带出量，降低填补裂缝的难度并减少灌砂量。
上述结论已经过工程实践反复验证，效果良好，建议在后续类似工程中进行推广。
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论文作者:汤家源
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/17
标签：钢板论文; 裂缝论文; 基坑论文; 工程论文; 围堰论文; 位移论文; 沟槽论文; 《防护工程》2018年第12期论文;