拉森钢板桩井在杭甬线宁波段改线工程的施工应用

摘要：长输管道安装涉及到的穿越道路及河流等施工导致的社会问题和环境污染问题已越来越受关注。因此顶管穿越公路、河流在长输管道施工中得到越来越广泛的应用。本文以杭甬线宁波段改线工程（A标段）采用拉森钢板桩井作为顶管作业井，由于拉森板桩由于具有强度高、重量轻、隔水性好、施工周期短、可重复利用的优点；且与水泥沉井做比较，工期可以缩短30%左右，是降低施工成本、减少社会矛盾的有效施工方法。

关键词：拉森钢板桩井 穿越公路及河流 施工成本

杭甬线宁波段改线工程（A标段）位于宁波市镇海区，管道所经地区属宁绍平原，区域内以滨海淤积平原为主，土质主要为淤泥质粉质粘土。根据设计图纸要求，管道沿线顶管穿越镇海大道及东外环路。拉森钢板桩作为一种新型整体性和防水性能优异的钢板桩支护结构形式，正好适用于粘性土、粉土和填土等基坑围护工程中，具有施工快捷、周期短、经济环保等优点，而且造价明显降低，不需挖土下沉，可以避免由此带来的安全风险。

1 拉森钢板桩井施工方法

1.1 施工要求

打设拉森钢板桩时需考虑到确保作业井内径尺寸满足施工要求，工作井内尺寸8m×4.5m，接收井内尺寸4.5m×4.5m。打桩前必须对钢板桩逐一进行检查，企口是否蚀锈、变形。对于锁口变形锈蚀严重的钢板桩必须进行矫正或弃之不用。为方便拉森钢板桩的拔出，可以在钢板桩的企口内涂上油脂。打桩过程中，注意拉森钢板桩的倾斜度，如果倾斜度过大，可通过拉挤的方法调正。严重时将钢板桩拔起重打。在拉森桩对位时，企口处必须咬紧，此时可利用人工扶持前一块的企口后再继续向下插。拉森钢板桩打设时一定要确保开始打设的第一、第二根的钢板桩方向的一致性，这样可以为下一根的钢板桩打入起到导向作用。

1.2 施工程序

施工准备开挖导沟桩机到位钢板桩插入基坑开挖钢围林支撑浇砼底板拔洞口拉森桩顶管基坑回填、拔桩。

1.3 施工方法

1.3.1 施工准备

在施工前进行场地平整，以保证桩机定位移动。同时应预先进行桩位勘测，如发现浅埋障碍物应以消除。在施工前，必须对施工场所遇到的地下管线、光缆、通讯电缆等开挖样洞进行核实，并做好相应的保护措施。

1.3.2 开挖导沟

为保证成桩平面定位和垂直度控制，在基坑放样完成后进行导沟开挖。导沟深度为1.0m，上、下宽分别为0.9m及0.7m。

1.3.3 钢板桩插打

①基线定位

根据设计图纸要求定出轴线，留出施工所需工作面，确定钢板桩施工位置，用灰线标明钢板桩桩位。

②第一片钢板桩插打

桩机前臂吊起钢板桩，打开装机头夹板夹住桩头，垂直后在设计位置通过打桩机的液压振动锤将钢板桩插入至设计深度。

③后续钢板桩插打

第一根桩打插完成以后，后续钢板桩沿前一根桩的扣槽插入至设计深度，直至完成基坑钢板桩围护体系。基坑转角处用搭扣方式连接，使钢板桩连续。

④插打过程的控制

在插打过程中，由于钢板桩企口与企口之间缝隙较大，而钢板桩下端有土挤压，上端是自由的，总会使钢板桩产生向远离第一根钢板桩的方向倾斜，因此，每打4～5根钢板桩就要用垂球吊线，将钢板桩的倾斜度控制在1%以内，否则就用倒链纠偏，一次性纠偏不能太多，以免引起企口间憋住，影响下一片钢板桩的插打，当钢板桩偏移太多时，只能采用多次纠偏的方法逐步减小偏移量。

1.3.4 基坑开挖

基坑开挖一般采用人工与机械结合的办法，先用挖掘机工作，人工配合整平，当挖掘机臂长不足时只能采取人工挖土的办法，直至基地浇灌板。

基坑开挖应该从标高最低处开始挖起，在此之前一定要将集水井安置在最低处。开挖后，要时常对桩体进行检查，如发现漏水，及时补漏。使用挖掘机时要注意不要碰到拉森钢板桩及其支护系统，目的是防止毁坏拉森钢板桩。同时还应该使用对称开挖的方式，这样才能防止基坑偏载及拉森钢板桩的移位和倾斜。当基坑挖至水位以下时，排水沟和集水井的安置是此时必不可少的工序，此后每日都应对拉森钢板桩进行检查，以确保在第一时间发现是否有淤泥、流沙等物质涌出。如发现拉森钢板桩之间发生了错位，应立即使用沙包或旧布等进行填塞。

1.3.5 围檩支撑施工

钢板桩打设后，进行围檩支撑施工，基坑支撑为H500×300型钢，竖向设二道支撑，第一道设置在原地面下0.5m，第二道设置在第一道支撑下3m处，在设置支撑时，要将型钢面挖出，在板桩上焊牛腿，间距2m，当钢板桩未贴靠在围檩上部分，需作加垫处理，使钢板桩的压力传到围檩及支撑上，支撑的材料、制作、符合工作井的安全、强度要求。

1.3.6 地板浇筑

工作井、接收井底板采用600mm厚钢筋混凝土双排双向Φ20钢筋（间距200mm）。工作井前挡墙采用4.5×3×0.2m钢筋混凝土，钢筋为双层双向φ20@200，后靠墙采用4.5×3×0.5m。接收井也需浇筑一堵挡墙4×3×0.2m钢筋布置（同前挡墙），挡墙钢筋锚入底板混凝土与底板混凝土同时浇筑。采用C25商品混凝土，混凝土养护期7天达到70%强度再进行下道工序施工。

1.3.7 拔洞口拉森桩

在混凝土墙的硬度达到一定程度时，需要将工作井出洞口封门范围内的拉森钢板桩逐一拔出。在此过程中，一定要注意拔出使用的方法，应采取振拔的方式，这样可以减少拔桩时带出的沙土量，使安全得到保障。

1.3.8 钢板桩拔出

基坑回填后，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，由于拔桩的振动影响，以及拔桩带土过多会引起地面沉降和移位，会给已施工的地下结构带来危害，并影响临近原有建筑物、建筑物或底下管线的安全，设法减少拔桩带土十分重要，目前主要采用灌水、灌砂措施。

①拔桩方法

本工程可采用振动锤拔桩：利用振动锤产生的强迫振动，扰动土质，破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将其拔除。

②拔桩时注意事项

a拔桩起点和顺序：对封闭式钢板撞墙，拔桩起点应离开角桩5根以上。可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。

b振打与振拔：拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100～300mm，再与振动锤交替振打、振拔。

c起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷，起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限。

d供振动锤使用的电源为振动锤本身额定功率的1.2～2.0倍。

③如钢板桩拔不出，可采用以下措施

a用振动锤再复打一次，以克服与土的粘着力及咬口间的铁锈等产生的阻力；

b按与板桩打设顺序相反的次序拔桩；

c板桩承受土压一侧的土较密实，在其附近并列打入另一根板桩，可使原来的板桩顺利拔出；

d在板桩两侧开槽，放入膨润土浆液，拔桩时可减少阻力。

2 拉森钢板桩井经济分析

由上表可知：在深度7m内，拉森钢板桩井费用最低，周期最短。工法井费用最高，周期居中。水泥沉井费用居中，周期最长。

3 拉森钢板桩井推广前景

拉森钢板桩井比较工法井及水泥沉井，不仅费用低而且施工周期短。拉森钢板桩围护结构最大的优点在于其施工工艺成熟，施工方便快捷，可再回收利用，施工工期能满足要求。

现代社会高效、清洁的天然气开发能缓解能源紧张的局面，尤其是在浙江，天然气需求量特别大，天然气的利用也是迫在眉睫。这几年浙江省也在大力开发天然气，由于任务中，形势紧迫，对每段工程的工期要求都非常严格。且随着社会基础建设的高速发展，管道非开挖顶管穿越工程量势必增加，这对于推广拉森钢板桩井非常有利。

4 结论

①拉森钢板桩施工简单、质量容易控制，钢板桩可以重复使用，互换性好。

②拉森刚板桩的施工周期短，因此适用于对工期要求紧迫的工程。但仅适用于深度在7m以内的作业井。

③地质条件差，地下水位高，可用沉井法或拉森钢板桩法，但拉森钢板桩法对止水防流砂效果更好。

④打钢板桩前，先摸清地下障碍物的情况，避免破坏地下设施。施工时要充分考虑到打钢板桩时的振动对周围建筑物以及地下管线安全性的影响。

⑤拔除钢板桩后，在拔除掉的钢板桩位一定要灌砂冲实，并保证密实度。钢板桩拔除后，带出来的一些泥土会把表面的一些空隙糊住。造成沙灌不进去，使后靠背后的土体不够密实，当顶力增大时，会使后靠背开裂。所以，在灌砂时，要把表面的泥土清干净后再冲沙，而且要注意灌进去的量，确保密实度。

参考文献：

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