U型拉森鋼板樁具有施工速度快、擋土、擋水效果好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在基坑、碼頭、圍堰等工程。常見設(shè)計(jì)樁長范圍為15m~27m，不同樁長，不同地質(zhì)情況對施工會(huì)產(chǎn)生不同的影響。本文通過實(shí)際施工案例，總結(jié)27m拉森鋼板樁在砂層較厚地質(zhì)情況下施工遇到的問題及對應(yīng)的措施，為后續(xù)類似工程提供參考。

1.工程概況

某圍堰工程，采用雙排U型拉森鋼板樁結(jié)構(gòu)形式，圍堰臨水側(cè)樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高為+6.5m，基坑側(cè)樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高為+4.5m，堰頂寬度8m/10m。設(shè)計(jì)鋼板樁型號600*210*18，采用Q390BZ鋼。圍堰基坑側(cè)鋼板樁長包括15m、21m，臨水側(cè)鋼板樁長包括15m、18m、27m，其中21m、27m長樁各320根。

2.工程地質(zhì)情況

根據(jù)鉆孔揭示的情況，圍堰處地層巖性分布如下：

（1）②1淤泥，灰色，灰黑色，飽和，流塑~軟塑，滑膩，切面較粗糙~較光滑，稍具臭味，含少量粉細(xì)砂及貝殼碎片，局部混較多粉細(xì)砂，局部為淤泥混砂；層厚0.4~4.9m。

（2）②5中砂、粗砂、砂礫，灰色，飽和，松散~稍密，級配不良；局部混少量淤泥質(zhì)土；土層0.6~5.7m。

（3）②2淤泥質(zhì)土，灰色、灰黑色，飽和，軟塑~可塑，滑膩，切面較光滑，稍具臭味，含少量粉細(xì)砂及貝殼碎片，局部混較多粉細(xì)砂，局部為淤泥質(zhì)土混砂；層厚3.6~13.9m。

（4）③1中砂、粗砂、砂礫，灰黃色，黃褐色，淺灰黃色，飽和，中密為主，局部稍密~密實(shí)；層厚0.7~8.2m。

（5）④1粉質(zhì)粘土~粘土，灰色，稍濕~飽和，堅(jiān)塑，切面較光滑，粘性較大；局部含少量細(xì)砂，局部呈粘性土混砂狀；層厚0.7~2.8m。

3.施工方案

3.1施工工序

場地整平 定位放線拉森鋼板樁拼接導(dǎo)向樁插打導(dǎo)向架搭設(shè)鋼板樁插打鋼板樁標(biāo)高調(diào)整。

3.2施工工藝

拉森鋼板樁陸上采用履帶吊（帶震動(dòng)錘機(jī)）施打，施打前一定要熟悉水下、地下管線、構(gòu)筑物的情況，認(rèn)真放出準(zhǔn)確的拉森樁樁中線。施打前還應(yīng)進(jìn)行試樁，確保拉森樁施打順利。

打樁前，對鋼板樁逐根檢查，剔除連接鎖口銹蝕、變形嚴(yán)重的鋼板樁，不合格者待修整后才可使用；在鋼板樁的鎖口內(nèi)涂油脂，以方便打入拔出，同時(shí)起到止水作用。

在插打過程中隨時(shí)測量監(jiān)控每塊樁的斜度不超過2%，當(dāng)偏斜過大不能用拉齊方法調(diào)正時(shí)，拔起重打。

鋼板樁施打采用屏風(fēng)式打入法施工。屏風(fēng)式打入法不易使板樁發(fā)生屈曲、扭轉(zhuǎn)、傾斜和墻面凹凸，打入精度高，易于實(shí)現(xiàn)封閉合攏。施工時(shí)，先施工兩端定位樁，然后將型鋼圍檁焊接在樁將 10-20根鋼板樁成排插入導(dǎo)架內(nèi)，使它呈屏風(fēng)狀，然后再施打。通常將屏風(fēng)墻兩端的一組鋼板樁打至設(shè)計(jì)標(biāo)高或一定深度，并嚴(yán)格控制垂直度，用電焊固定在圍檁上，然后在中間按順序分 1/3 或 1/2 板樁高度打入。

屏風(fēng)式打入法的施工順序有正向順序、逆向順序、往復(fù)順序、中分順序、中和順序和復(fù)合順序。施打順序?qū)Π鍢洞怪倍?、位移、軸線方向的伸縮、板樁墻的凹凸及打樁效率有直接影響。因此，施打順序是板樁施工工藝的關(guān)鍵之一。其選擇原則是：當(dāng)屏風(fēng)墻兩端已打設(shè)的板樁呈逆向傾斜時(shí)，應(yīng)采用正向順序施打；反之，用逆向順序施打；當(dāng)屏風(fēng)墻兩端板樁保持垂直狀況時(shí)，可采用往復(fù)順序施打；當(dāng)板樁墻長度很長時(shí)，可用復(fù)合順序施打?？傊?，施工中應(yīng)根據(jù)具體情況變化施打順序，采用一種或多種施打順序，逐步將板樁打至設(shè)計(jì)標(biāo)高，一次打入的深度一般為0.5-3.0米。

打入樁后，及時(shí)進(jìn)行樁體的閉水性檢查，對漏水處進(jìn)行焊接修補(bǔ)，每天派專人進(jìn)行檢查樁體，同時(shí)做好沉降位移觀測點(diǎn)的設(shè)置及定期測量檢測工作。

鋼板樁施工一定距離后開始跟進(jìn)安裝圍檁及拉桿。安裝鋼圍檁時(shí)，先按1.2m間距焊接托架，將對拼32b號槽鋼用吊機(jī)吊放于托架上，圍檁槽鋼與槽鋼之間用墊板、隔套加M30 10.9級螺栓連接。安裝▽3.5mΦ40對拉桿，▽1.5mΦ50對拉桿。為使鋼板樁受力均勻，外側(cè)板樁與圍檁的間隙采用細(xì)石砼填實(shí)。下排圍檁板及拉桿安裝需將內(nèi)外側(cè)土方開挖至1.5m標(biāo)高以下以利于安裝。

鋼拉桿表面不得有裂縫、折疊、分層、結(jié)疤和銹蝕等缺陷，拉桿安裝的允許偏差應(yīng)符合下表規(guī)定：

身內(nèi)、外兩側(cè)，作為導(dǎo)架。

3. 3合攏

在鋼板樁圍堰還剩下6~10根未插時(shí)，即要考慮合攏情況，丈量合攏口實(shí)際寬度，如合攏口寬度與剩余板樁有效寬度一致，兩側(cè)鎖口相互平行，可將剩余幾塊板樁連續(xù)插入后再統(tǒng)打到位。如合攏口兩側(cè)鎖口不相平行，且兩端相距在一定范圍內(nèi)，可采取以下措施進(jìn)行調(diào)整：

1、鋼板樁上端向合攏口傾斜時(shí)，可鋼板樁頂端使用千斤頂互頂或用兩套倒鏈向外側(cè)張拉調(diào)整至所需間距。

2、當(dāng)合攏板樁下插時(shí)，由于經(jīng)過調(diào)整的間距不能完全平行，必須施加外力才能使合攏鋼板樁插下?；虍?dāng)鋼板樁尚有很大長度未能套入鎖口，又不能采用錘擊方法打下時(shí)，可在頂端安裝倒鏈，并將倒鏈下端固定，將鋼板樁拉入鎖口。

由于其它原因采用上述措施鋼板樁仍無法合攏時(shí)，可以制作異形鋼板樁進(jìn)行合攏，異形樁一般做成楔形，一頭大一頭小，每塊楔形樁的斜度不超過2%，如果一塊楔形樁仍不夠合攏口用時(shí)，則可用兩塊楔形樁，兩塊楔形樁各有一個(gè)垂直邊，其間至少插入一塊普通樁。

4.施工過程中的問題

 

（1）問題描述：施工場地地面整平標(biāo)高+2.0m，在進(jìn)行圍堰橫向27m長鋼板樁施工時(shí)，采用履帶吊+200t液壓振動(dòng)錘高位吊打的施工工藝。沉樁前制作導(dǎo)向架，第一根樁打入時(shí)間約為30分鐘，第二、第三根樁在施打至-10米左右即無法沉入,鋼板樁劇烈振動(dòng)，后續(xù)施工中個(gè)別樁頭破碎，拔樁查看，發(fā)現(xiàn)側(cè)邊熔化并開裂，樁身輕微變形。

圖1.3 樁身破損情況

（2）問題分析：由于振動(dòng)式沉拔樁錘是利用振動(dòng)錘的高頻振動(dòng)，以高加速度振動(dòng)樁身，將機(jī)械產(chǎn)生的垂直振動(dòng)傳給樁體，使樁周圍的土體結(jié)構(gòu)因振動(dòng)發(fā)生變化，強(qiáng)度降低。當(dāng)樁身周圍土體液化，將減少樁側(cè)與土體的摩擦阻力，振動(dòng)沉拔錘與樁身自重將樁沉入土中。根據(jù)現(xiàn)場情況，對照本工程地質(zhì)勘查報(bào)告，樁底進(jìn)入③1中砂、粗砂、砂礫層，查表得標(biāo)貫擊數(shù)為24.6。

本工程沉樁困難原因大致如下：1）拉森鋼板樁底端進(jìn)入③1中砂、粗砂、砂礫層后，由于中粗砂難以液化且砂層較厚，鋼板樁受到的摩擦阻力大；2）履帶吊機(jī)柔性吊繩不能產(chǎn)生下壓力，僅由振動(dòng)錘與樁身自重難以克服摩擦力；3）鋼板樁受激振力產(chǎn)生彈性變形和劇烈振動(dòng)，底部鎖扣內(nèi)產(chǎn)生大量的熱，消散了激振力的能量。

（4）施工應(yīng)對措施

當(dāng)沉樁困難時(shí)，通常先進(jìn)行鉆孔松土，再插鋼板樁。結(jié)合本工程現(xiàn)場情況，經(jīng)過分析與試驗(yàn)，采用“帶打”工法。首先用履帶吊機(jī)將拉森鋼板樁與已打好的鋼板樁鎖扣相對，用履帶液壓打樁機(jī)提起已打好的鋼板樁，將兩個(gè)鋼板樁鎖扣套緊密，提至距地面7~8m，在下部將兩個(gè)鋼板樁稍微焊接，然后再由液壓打樁機(jī)將提起的樁打下，帶動(dòng)新鋼板樁下沉。在下沉過程，焊縫受力會(huì)開裂，兩樁分開，再用液壓打樁機(jī)夾緊新的鋼板樁進(jìn)行插打，由于增加了打樁機(jī)的下壓力，向下的合力大于摩擦阻力，鋼板樁沉樁得以進(jìn)行。最后再對鋼板樁進(jìn)行標(biāo)高調(diào)整，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

5.質(zhì)量控制

（1）施工前對地質(zhì)情況作詳細(xì)分析，確定鋼板樁貫入深度范圍內(nèi)的地質(zhì)情況。

（2）U型鋼板樁的鎖口形狀應(yīng)保證：打樁時(shí)易于相互咬合，拉拔時(shí)易于脫離。U型鋼板樁不得有明顯的扭轉(zhuǎn)^[1]。

（3）打樁前對鋼板樁逐根檢查，剔除連接鎖口銹蝕和嚴(yán)重變形的鋼板樁，并在鎖口內(nèi)涂油脂，鋼板樁規(guī)格須滿足設(shè)計(jì)要求，焊接部位錯(cuò)臺≤1%鋼板厚度，長度、寬度、彎曲矢高、焊接質(zhì)量須滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

（4）沿鋼板樁墻軸線方向相鄰板樁接長焊縫的位置應(yīng)交錯(cuò)配置，錯(cuò)開的距離不宜小于5000mm，且每根鋼板樁只允許有1個(gè)接頭。鋼板樁接長焊接應(yīng)采用對接焊縫，焊縫宜采用“K”形或“V”形開口形式。鋼板樁焊接接長時(shí)，在鋼板樁的腹板內(nèi)側(cè)和翼緣外側(cè)應(yīng)設(shè)焊接加強(qiáng)版^[2]。

（5）通過試樁確定適合的施工方案。沉樁方法應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件、沉樁深度等因素確定

（6）施工過程中用儀器隨時(shí)檢查、控制、糾正鋼板樁的垂直度。

（7）發(fā)生傾斜逐步糾正用鋼絲繩拉住樁身，邊打邊拉。

（8）在拼接鋼板樁時(shí)，兩端鋼板樁要對正頂緊夾持于牢固的夾具內(nèi)施焊，要求兩鋼板樁端頭間縫隙不大于 3mm ，斷面上的錯(cuò)位不大于 2mm ，使用新鋼板樁時(shí)，要有其機(jī)械性能和化學(xué)成份的出廠證明文件，并詳細(xì)丈量尺寸，檢驗(yàn)是否符合要求。

（9）對組拼的鋼板樁兩端要平齊，誤差不大于3mm，鋼板樁組上下一致，誤差不大于30mm ，全部的鎖口均要涂防水混合材料，使鎖口嵌縫嚴(yán)密。

（10）為保證插樁順利合攏， 要求樁身垂直， 并且圍堰周邊的鋼板數(shù)要均分，為保證樁身垂直，于第一組鋼板樁設(shè)固定于圍堰支撐上的導(dǎo)向鋼管樁，順導(dǎo)向鋼管樁下插，使第一組鋼板樁樁身垂直，由于鋼板樁樁組上下寬度不完全一致，鎖口間隙也不完全一致，樁身仍有可能傾斜，在施工中加強(qiáng)測量工作，發(fā)現(xiàn)傾斜，及時(shí)調(diào)整，使每組鋼板樁在順圍堰周邊方向及其垂直方向的傾斜度均不大于 5‰。

（11）在進(jìn)行鋼板樁的插打時(shí)，當(dāng)鋼板樁的垂直度較好，一次將樁打到要求深度，當(dāng)垂直度較差時(shí)，要分兩次進(jìn)行施打，即先將所有的樁打入約一半深度后，再第二次打到要求的深度。

（12）打樁時(shí)必須在樁頂安裝樁帽，以免樁頂破壞，切忌錘擊過猛，以免樁尖彎卷，造成拔樁困難。

（13）同一圍堰的鋼板樁只能用同樣的鎖口，按設(shè)計(jì)尺寸計(jì)算出使用鋼板樁的數(shù)量，以確保夠用。

（14）剔除鎖口破裂、扭曲、變形的鋼板樁。

 

（15）剔除鋼板樁表面因焊接鋼板、鋼筋留下的殘?jiān)觥?/span>

6.工效分析

通過施工前后對比，使用履帶吊+液壓振動(dòng)錘插打27m拉森鋼板樁日均完成2~3根；使用履帶吊+液壓打樁機(jī)插打27m拉森鋼板樁日均完成7~9根，生產(chǎn)效率提升較為顯著。

7.結(jié)語

拉森鋼板樁沉樁原理利用了土力學(xué)土壤液化的特性，但在遇到砂層或石層較厚的地質(zhì)條件時(shí)沉樁較為困難，往往需要先進(jìn)行引孔再沉樁。引孔設(shè)備可以使用長螺旋或沖擊鉆機(jī)，但設(shè)備進(jìn)場需要一定的時(shí)間，工序也比較復(fù)雜。“帶打”的方式可以充分利用現(xiàn)場的機(jī)械進(jìn)行拼組插入，階梯沉樁，施工質(zhì)量能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

1.《熱軋U型鋼板樁》（GB/T20933-2007）；

2.《板樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（JTS167-3-2009）