拉森钢板桩施工工法中铁二局股份有限公司城通公司1. 前言在城市修建地铁时，需要对基坑采用较好的围护结构，以保证基坑开挖和主体结构施工期间的安全，选择支护类型时应根据基坑深度选择较为合理的支护体系，这不仅满足施工要求，也能够提高工作效率，降低施工成本。

在施工广州市轨道二/ 八号线延长线工程盾构6 标【大洲停车场出入段线】吊出井明挖段围护结构时，根据基坑深度、支护要求和土质情况。

选择了拉森钢板桩作为明挖敞开段支护结构，取得了较好的技术和经济效益。

2. 工法特点2.1 高强度，轻型，隔水性良好，施工简单，工期缩短、耐久性良好。

2.2建设费用较低、互换性良好，可重复使用20〜50次。

2.3 施工具有显著的环保效果，大量减少了取土量和混凝土的使用量，有效地保护了土地资源。

2.4 救灾抢险的时效性较强，如防洪、塌方、塌陷、流沙等。

3. 适用范围3.1 钢板桩适用于埋深较浅的支护结构3.2 钢板桩沉桩适用粘性土、砂土、淤泥等软弱地层4. 工艺原理在地铁浅基坑开挖前， 根据地质条件和开挖深度采用钢板桩进行支护， 并结合地质情况和钢桩受力特点选择钢板桩型号， 使之形成一个稳定可靠的围护体系， 承受基坑开挖期间的 土体侧向压力。

拉森钢板桩的适用深度，要根据钢板桩的规格，经过计算而定。

下面举例计算：已知土质饱和重度丫 =20KN/m3 ，内摩擦角B =20 o ，不考虑内聚力，基 坑深度H=12.5m 。

卸载深度h=7m ，支护净深 H1=5.5m 。

土压力如下图示。

1）取计算单位宽为1m 。

/2)=4.3m 。

Ea1= Y KaH 12/2=20*0.49*5.52/2=148.2KNyd)/2=20*0.49*7*1.2=82.3 KN Ka=tg 2(45 °-20 ° 12)=0.49 ; Kp=tg 2(45 °+20 12)=2.04;yd=3.0* tg (45 ° +20Ea2= 丫 Kah(H 1-o DBe1= Y KaH=20*0.49*12.5=122.5 KN2) 经初步计算，在-8m 处设一道支撑，求土压力为0 处反弯点O 。

t0= Y KaH/[ 丫*(KB* Kp -Ka)] (KB为被动土压力修正系数，查规范取 1.6) =20*12.5*0.49[20* (1.6*2.04-0.49 )]=2.2m 。

则Ea3= e1* t0/2=122.5*2.2/2=134.8 KN 。

Ea= Ea1+ Ea2+ Ea3=365.3KN 。

3) O 点弯矩MC=0 ，贝5.2N= (5.5/3+2.2 ) *Ea1+ (1.2/2+2.2 ) *Ea2+ (2.2*2/3 ) *Ea3N= (597.7+230.4+197.7 ) /5.2=197.3 KN 。

4) 求钳固深度Hd 及桩长。

O 点剪力: Q0=Ea-N=365.3-197.3=168 KN 。

由M0=0，得E2=3Q，即：丫( KB* Kp -Ka ) t12/2=3Q 。

20* ( 1 .6*2.04-0.49 ) t12/2=2*3*168 ，t1=4.26m 。

Hd=1.1* (t1+ t0 ) =1.1* (2.2+4.26 ) =7.1m 。

桩长：5.5+7.1=12.6 ，未考虑土的内聚力，偏于安全，选用12m 桩。

5) 钢板桩选用与验算。

选用拉森式V 型钢板桩，规格为500*200*19.5 ，每延米截面矩见拉森V型，取W=3000cm3/m 。

求钢板桩最大弯矩Mmax。

设P 点剪力为0,由丫Kah(y-4.3)+ 丫Kay2/2=N 。

得20*0.49*7* (y-4.3 ) +20*0.49y2/2=197.3 y=5.23m 。

Mmax=197.3* (5.23-2.5 ) -20*0.49*5.233/6-20*7*0.49*0.932/2=275.3KN m 贝?= Mmax/W=275.3*103/3000=91.8Mpa91.8 Mpa<0.5[ ?]=105 Mpa( 满足要求)5. 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程施工准备T测量定位T安装导架T平整场地T板桩调至插桩点T将钢板桩打设至设计标高T土方开挖（并做施工监测）7主体结构施工T拔除钢板桩T灌浆回填。

5.2 操作要点5.2.1 钢板桩施工的一般要求1、钢板桩沉桩施工先试桩，试桩数量不小于10 根2、钢板桩放线施工，桩头就位必须正确、垂直、沉桩过程中，随时检测，发现问题，及时得理。

3、钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐，避免不规则的转角，以便标准钢板桩的利用和支撑设置。

各周边尺寸尽量符合板桩模数。

4、整个施工期间，在挖土、吊运、扎钢筋、浇筑混凝土等施工作业中，严禁碰撞支撑，禁止任意拆除支撑，禁止在支撑上任意切割、电焊，也不应在支撑上搁置重物。

5.2.2 钢板桩使用前的准备工作1、钢板桩的检验及处理1）钢板桩运到工地后，对桩体外观表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端头矩形比、平直度和锁口形状等进行检验。

2）对桩身影响打设的焊接件进行割除（有割孔，断面缺损应补强）。

有严重锈蚀，需量测断面实际厚度，予以折减。

3）锁口润滑及防渗措施，对于检查合格的钢板桩，为保证钢板桩在施工过程中能顺利插拔，并增加钢板桩在使用时防渗性能。

每片钢板桩锁口都须均匀涂以混合油，其体积配合比为黄油：干膨润土：干锯沫= 5 : 5: 3。

2、钢板桩吊运装卸钢板桩宜采用两点吊，吊运时每次起吊的钢板桩根数不宜过多，并应注意保护锁口免受损伤。

吊运方式有成捆起吊和单根起吊。

成捆起吊通常采用钢索捆扎，而单根吊运常用专用的吊具。

3、钢板桩堆放钢板桩堆放的地点，要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固的场地上, 并便于运往打桩施工现场。

堆放时应注意:1）堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便；2）钢板桩要按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；3）钢板桩应分层堆放，每层堆放数量一般不超过5根，各层间要垫枕木，垫木间距一般为3-4米，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过2米。

附图5.2. 2-1钢板桩标准堆放图图5.2.2-1 钢板桩标准堆放图5.2.3 安装导架在钢板桩施工中，为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精度，防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，一般都需要设置一定刚度的、坚固的导向架，亦称“施工围檩”。

导向架采用单层双面形式，通常由导梁和导桩等组成，导桩的间距一般为 2.5〜3.5m，双面导梁之间的间距不宜过大，一般略比板桩墙厚度大8 〜15mm 。

安装导向架时应注意以下几点：1、采用经纬仪和水平仪控制和调整导梁的位置。

2、导梁的高度要适宜，要有利于控制钢板桩的施工高度和提高施工工效。

3、导梁不能随着钢板桩的打设而产生下沉和变形。

4、导梁的位置应尽量垂直，并不能与钢板桩碰撞。

5.2.4 钢板桩打设根据现场施工条件，拟采用屏风式打入法。

此法是将10 根钢板桩成排插入导架内，呈屏风状，施打时，先将导架两端的钢板桩打至设计深度，作为定位板桩，然后在中间按顺序呈阶梯状分批施打。

这种打桩方法的优点是可以减少倾斜误差积累，防止过大的倾斜，能保证施工质量。

1、先由测量人员定出钢板桩的轴线，每隔一定距离设置导向架。

2、准备桩帽及送桩：先用吊车将钢板桩吊至插桩点处进行插桩，插桩时锁口对准，每插入一块即套上桩帽轻轻加以锤击，在打桩过程中，为保证钢板桩的垂直度，用两台经纬仪在两个方向加以控制。

为防止锁口中心线平面垂直度平面位移，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的位置，以便随时检查。

3、钢板桩分几次打入，如第一次由12m 高打至10m ，第二次则打至8m ，第三次打至导梁高度，待导梁拆除后第四次打至设计标高。

打桩时，开始打设的第一，二块钢板桩的打入位置和方向要确保精度，它可以起样板导向作用，一般每打入1m 应测量一次。

4、在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过2% ，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。

5、钢板桩的转角和封闭：钢板桩墙的设计长度有时不是钢板桩标准宽度的整数倍，或者板桩墙的轴线较复杂，钢板桩的制作和打设也有误差，这些都会给钢板桩墙的最终封闭合拢带来困难。

对不能闭合的钢板桩在接缝处应做好防水处理。

图524-1钢板桩打桩施工图524-2 人工对准锁口附钢板桩现场施工图:图524-3施工完成后效果图图524-4打入预定深度后桩面特写525钢板桩打设中常见问题的原因及处理基坑回填后，要拔除钢板桩，以便重复使用。

拔除钢板桩前，应仔细研究拔桩顺序和拔桩时间，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位移，会给己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。

设法减少拔桩带土十分重要，目前主要采用灌水、灌砂措施。

吊出井钢板桩采用振动拔桩，先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min〜2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。

拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拨，如此反复可将桩拔出来。

拔桩时应注意事项：1、拔桩前拆除、改移高空障碍物，平整夯实作业场地。

修筑临时运输道路，架设动力及照明线路，清除桩头附近堆土，检修机械设备。

2、拔桩选用振动拔桩机、吊车配合，并符合下列规定：1 ）拔桩前用拔桩机卡头卡紧桩头，使起拔线与桩中心线重合。

2）拔桩开始略松吊钧，当振动机振1-1.5m in后，随振幅加大拉紧吊钧，并缓慢提升。

3）钢板桩起到可用吊车直接吊起时，停振。

钢板桩同时振起几根时，用落锤打散。

4）振出的钢桩及时吊出，起吊点必须在桩长1/3以上部位。

5）拔桩过程中，随时观察吊机尾部翘起情况，防止倾覆。

6 ）钢板桩逐根试拔，易拔桩先拔出。

起拔时用落锤向下振动少许，待锁口松动后再拔起。

7）钢板拔出后桩孔及时砂填实。

3、拔桩中，操作方法正确、拔桩机振幅达到最大负荷、振动30mi n时仍不能拔起, 停止振动，采取其他措施。

4、在地下管线附近拔桩时，必须对地下管线进行保护，机械不得在上面作业。

5、拔出的钢桩进行修整，并用冷弯法调直后待用。

5.3劳动力组织表5.36. 材料与设备本工法无需特别说明的材料，采用的机具设备见表6。

表表7. 质量控制7.1钢板桩的检验钢板桩运到工地后，进行外观检验，对不符合形状要求的的钢板桩进行矫正，清除锁口内杂物（如电焊瘤渣、废填充物等），对缺陷部位加以整修，以减少打桩过程中的困难。

1、锁口检查的方法：用一块长约2米的同类型、同规格的钢板桩作标准，将所有同型号的钢板桩做锁口通过检查。