拉森钢板桩结合H型钢复合桩施工技术

拉森钢板桩结合 H型钢复合桩施工技术

陈俞晓

广西铭都建设集团有限公司（广西 南宁 530000）

摘要：结合南宁市“威宁•世纪花城经济适用住房项目基坑支护工程(一期)”项目，对拉森钢板桩结合H型钢复合桩施工工艺的深基坑支护施工技术进行了研究，重点阐述了等关键施工技术。使施工全过程处于安全、优质、快速的可控状态，施工完成后，桩身质量可靠，满足设计要求。在确保施工质量的前提下，通过对施工重点工序的质量把控，提高了施工功效，缩短了施工工期较好地解决了钢板桩抗弯性能较差的缺点，节省了投资，加快了施工进度，保证了施工质量，并总结形成了本工艺，取得良好的经济和社会效益，赢得各方的好评。

关键词：拉森钢板桩结合H型钢复合桩；深基坑支护；施工技术

0.引言^

在基坑支护工程中，虽然传统的拉森钢板桩有诸多优点，但面对某些工期短、基坑深度较深的工程时依旧难以满足兼具安全与经济的要求。最为主要的不足是其抗弯性能较差，即使与孔径最小（600mm）的钻孔灌注桩对比，抗弯承载力也只有其一半左右。

我公司在施工威宁•世纪花城经济适用住房项目基坑支护工程(一期) 过程中采用拉森钢板桩结合H型钢复合桩施工技术，较好地解决了钢板桩抗弯性能较差的缺点，节省了投资，加快了施工进度，保证了施工质量，并总结形成了本工艺。

1.应用实例

本工艺成功地应用于威宁•世纪花城经济适用住房项目基坑支护工程(一期) 项目工程，工程质量满足设计和规范要求。

1.1工程概况

威宁•世纪花城经济适用住房项目基坑支护工程(一期) 项目位于南宁市兴宁区金桥路以南，建兴路以东。项目基坑形状为长条形，基坑开挖深度为6.02m～8.80m。该项目基坑支护设计采用拉森钢板桩结合H型钢复合桩基坑支护，设计采用12mⅣ型拉森钢板桩结合15m的H500×300×11×18型钢作为主要支护结构，设计基坑支护剖面图如图1所示。

图1基坑支护结构剖面图

1.2施工过程

在施过程中，严格控制钢板桩和H型钢的施工质量，利用拉森钢板桩结构形成有效止水墙，并在钢板之间插入H型钢作为高强度支护桩，不仅大大提高了拉森钢板桩的强度，还兼具了其原有的防水性；通过在拉森钢板桩和H型钢顶部安装型钢围檩，保证了支护结构的整体性，很好得控制了基坑变形。

2.工艺特点

2.1质轻高强，止水效果好。利用拉森钢板桩结构形成有效止水墙，并在钢板之间插入H型钢作为高强度支护桩，不仅大大提高了拉森钢板桩的强度，还兼具了其原有的防水性。

2.2 施工简单、方便。拉森钢板桩与H型钢的连接无需额外定制用于连接两者的连接件，无需定制无缝钢管等其它连接方式所需的额外工艺，简单方便。

2.3基坑深度适用范围大。采用H型钢作为高强度支护桩，H型钢可以现场焊接，可满足更深基坑的需求。

2.4 支护结构整体性好。通过在拉森钢板桩和H型钢顶部安装型钢围檩，保证了支护结构的整体性。

2.5本工艺工程造价低。材料可循环利用，在抗弯承载力接近的情况下，比钻孔桩的造价低20%～30%，且钢板桩可回收循环利用。

2.6本工艺施工快，噪音低，扰动小，对施工场地污染小，满足绿色施工要求。

3.适用范围

3.1该工艺的适用土层范围广，一般可用于黏性土、粉性土、砂性土、淤泥等土层；而含卵石、碎石、漂石土层及岩石等坚硬土层则不宜使用。

3.2适用基坑深度18m以内的基坑支护。

4.工艺原理

通过拉森钢板桩互相咬合形成的连续钢板桩墙可以挡土止水，在钢板之间插入H型钢作为高强度支护桩，利用H型钢抗弯性能好的特点，提高钢板桩的强度。H型钢可通过焊接加长作为锚固段，提高基坑支护体系的抗倾覆能力，拉森钢板桩则只需施工到基坑所需止水帷幕深度范围之内即可。两者有机结合既能兼具其原有的防水性，又大大提高了拉森钢板桩的强度。在拉森钢板桩和H型钢顶部安装型钢围檩，保证整个基坑支护结构的整体性，满足基坑抗变形要求。拉森钢板桩和H型钢都可以采用振动锤施工，施工简单方便，无需养护时间，施工速度快，由于不需要泥浆护壁，对施工现场影响小，保证了现场文明绿色施工要求。

图2 拉森钢板桩结合H型钢支护结构平面示意图

5.工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

拉森钢板桩结合H型钢复合桩施工工艺流。施工准备→放设定位线→开挖围护桩沟槽→施打拉森钢板桩→施打H型钢板桩→安装围檩施工→基坑开挖

5.2 操作要点

5.2.1施工准备

5.2.1.1钢板桩、H型钢的检验

钢板桩、H型钢运到工地后，需进行整理。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。

⑴锁口检查的方法：用一块长约2m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。检查采用卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾作锁口通过检查。对于检查出的锁口扭曲及“死弯”进行校正。

⑵为确保每片钢板桩的两侧锁口平行，同时尽可能使钢板桩的宽度都在同一宽度规格内。需要进行宽度检查，方法是：对于每片钢板桩分为上中下三部分用钢尺测量其宽度，使每片桩的宽度在同一尺寸内，每片相邻数差值以小于1 为宜。对于肉眼看到的局部变形可进行加密测量。对于超出偏差的钢板桩应尽量不用。

⑶钢板桩的其它检查，对于桩身残缺、残迹、不整洁、锈皮、卷曲等都要做全面检查，并采取相应措施，以确保正常使用。

5.2.1.2钢板、H型钢桩吊运

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，应注意防止钢板桩弯曲和损坏，并保护锁口免受损伤。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。两点吊装方法如图3所示：

图3两点吊装方法

5.2.1.3钢板桩堆放

当钢板桩需要堆叠放置时，每两层间应插入枕木，且堆放总高度不能超过2m。对于拉森钢板桩，枕木设置的间距不应超过4m。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，便于运往打桩施工现场。钢板桩堆叠如图4：

图4钢板桩堆叠方法

5.2.2放设定位线

⑴依据基坑、沟槽开挖设计截面宽度要求，测放出钢板桩打设位置线，用白石灰标示出钢板桩打设位置。

⑵测量出的位置线、标高记录在册，将控制轴线点引至安全位置予以保护，以便恢复轴线及检查使用。

⑶桩位测量完成后，提交监理工程师复核，无误后交现场使用。桩位测量误差严格控制在规范要求和设计要求范围内。

5.2.3开挖围护桩沟槽

当设计桩顶标高低于现地面高度时，为确振动锤能顺利将拉森钢板桩和H型钢压至设计标高及后续施工围檩提供工作面，沿支护桩中心线方向应开挖宽度至少1400mm，高度（从设计桩顶标高处至槽底）至少500mm的沟槽。沟槽开挖最优宽度为2000mm，最优高度（从桩顶至槽底）为800mm。当设计桩顶标高高于地面高度大于500mm，可不进行沟槽开挖。

5.2.4施打拉森钢板桩

⑴按设计轴线要求放出拉森桩咬口轴线灰线并在灰线上做好红色木桩标识。

⑵沉桩前检查桩是否平直，完好。

⑶钢板桩插打根据现场作业条件和地质资料，采用机械打桩批插打钢板桩，钢板桩采用逐块插打，插打次序从上游开始紧贴轴线插打，向下游合拢。

⑷插打钢板桩时严格控制好桩的垂直度，尤其是第一根桩打入时加强定位和双向垂直度检查（需配备两台全站仪）控制，必须保证位置正确，竖直下沉。若出现偏差，通过吊机调正吊点方位随时修正。发现垂直度超标，必须拔出重新开打。

⑸拉森桩打入后，保证桩顶上口平直，达到设计标高。

⑹拉森桩采用单点起吊，吊点由钢丝绳长度确定，起吊垂直后进行喂桩。桩底轻轻落地，桩顶倒向振动锤咬口处，振动锤开口咬合，液压夹紧，起吊提升，吊至打桩位置。施工人员护桩，插桩，桩翼板相互贴紧，然后开锤起打，控制调整垂直度向下送桩。

⑺桩送到设计标高后，振动锤咬口松开，复位，再移动锁口卡板，继续重复下一根桩的施工。

⑻保证钢板桩顺利合拢；特别是检查井位的四个角要使用转角钢板桩，若没有此类钢板桩，则用旧轮胎或烂布塞缝等辅助措施密封好，避免由于漏水带走泥沙，造成地面塌陷。

5.2.5 施打H型钢板桩

⑴施工完拉森钢板桩后，在每相邻2根钢板桩的凹侧迎土面打入一根H型钢。

⑵当开始准备打H型钢时，首先将H型钢吊起，在入土前进行对H型钢的定位，将所有可动滑轮全部收紧顶住H型钢，当上下两层的滑轮全部收紧到位后，略微松开可动滑轮，使滑轮和型钢间保持接触面就行，期间吊机吊型钢要尽量保持稳定，不能有大的晃动。

⑶当一切准备就绪时，开始下沉H型钢，先靠型钢自身的重力沉桩，当无法再下沉时，开始夹紧振动型钢。根据经验，振动下沉过程中，H型钢的下沉速度不能过快，同时使动滑轮面与H型钢表面有效接触，随时注意动滑轮的变化，保证滑轮持续转动。

⑷振动下沉H型钢桩至设计桩顶标高时，停止振动，开始下一个型钢桩的施工。

⑸在H型钢板桩插打过程中，应与拉僧钢板桩平行打入，不可挤压拉森钢板桩，且随着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，必须拔起重打。

5.2.6安装围檩施工

⑴为了避免沟槽土方开挖后，侧向土压力将钢板桩挤倒，钢板桩施打完毕后，用H400型钢、H350型钢及H300型钢在拉森钢板桩与H型钢两侧焊接分别连成整体围檩，具体连接形式见图5。

⑵H型钢围檩安装后与钢板桩之间会留有一定的间隙。为保持钢板桩均匀受力，应将H型钢与钢板桩之间的间隙全部用型钢焊接，围堰的四角应加强处理。

图5围檩安装示意图

5.2.7基坑开挖

在基础沟槽开挖过程中，随时观察钢板桩的变化情况，若有明显的倾覆或隆起状态，立即在倾覆或隆起的部位增加对称支撑。

6.材料与设备

6.1 材料

⑴本工艺涉及的材料主要有Ⅵ型拉森钢板桩、H500型钢、H400型钢、H350型钢、H300型钢传力件。

⑵钢板桩的成品化学成分允许偏差应符合GB/T222《钢的成品化学成分允许偏差》的规定,H型钢应符合GBT11263《标准热轧H型钢和部分T型钢》的要求。

⑶钢板桩的力学性能应符合规范钢板桩力学性能表规定。

⑷钢板桩要有其机械性能和化学成份的出厂证明文件，并详细丈量尺寸，检验是否符合验收要求。

6.2 机械设备

拉森钢板桩结合H型钢复合桩施工机械设备配套如表1所示。

表1主要机械设备配备表

7.质量控制

7.1 质量标准

质量控制主要依据为《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120）、《建筑边坡工程技术规范》（GB50330）、《热轧U型钢板桩》（GBT 20933）以及其他相关的现行规范规程等。

7.2 质量控制措施

7.2.1钢板桩的质量必须符合设计要求和出厂技术标准，如表2所示。

表2钢板桩的质量技术标准

7.2.2打（压）钢板桩的标高及桩的接头节点处理必须符合设计要求和施工规范的规定。

7.2.3钢板桩、H型钢外观检验：包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、端部矩形比、平直度和锁口形状等项内容。需注意：

⑴对打入钢板桩有影响的焊接件应予以割除；

⑵割孔、断面缺损的应予以补强处理；

⑶若钢板桩有严重锈蚀，应测量其实际断面厚度。原则上要对全部钢板桩进行外观质量检查。

7.2.4钢板桩、H型钢材质检验：对钢板桩母材的化学成分及机械性能进行全面试验。包括钢材的化学成分分析，构件的拉伸、弯曲试验，锁口强度试验和延伸率试验等项内容。每一种规格的钢板桩至少进行一个拉伸、弯曲试验：每20-50t重的钢板桩应进行两个试件试验。

7.2.5H型钢表面不允许有影响使用的裂缝、折叠、结疤、分层和夹杂。局部细小的裂纹、凹坑、凸起、麻点及刮痕等缺陷允许存在，但不得超出厚度尺寸允许偏差。

7.2.6打桩前，对钢板桩逐根进行检查，剔除连接锁扣处的锈蚀、变形严重的钢板桩，待修整合合格后才可使用，整修后还不合格的禁用；

7.2.7打桩前，可在钢板桩的锁口内涂抹油脂，以方便钢板桩的打入、拔出；

7.2.8在钢板桩插打过程中，随着测量监控每块桩的斜度，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，必须拔起重打。

7.2.9钢板桩支护的设置、垂直度、标高必须符合设计要求。桩位偏差、轴线和垂直轴线方向均不宜超过50mm；垂直度偏差不宜大于0.5%；标高偏差不大于±30mm，且支护必须紧贴土壁。桩底高程误差控制在10cm左右。

7.2.10沉桩要连续，不允许出现不连锁现象。

7.2.11焊缝质量要求：

⑴焊缝表面不允许有裂纹、弧坑缩孔、焊瘤缺陷。

⑵咬边不超过0.5mm，焊缝的局部咬边可以允许不超过0.7mm。咬边总长度不大于100mm，且不大于每条焊缝总长度的30﹪。

⑶两工件的切口面对接焊接时，焊缝占各工件的50℅，要求焊缝平直、均匀，无气孔、无飞溅，焊缝高度在1.5mm左右，宽度在7mm左右。

⑷严禁存在假焊现象。

8.结语

拉森钢板桩结合H型钢复合桩是采用拉森钢板桩结合H型钢形成的复合桩能有效提高抗弯承载力的一种新型基坑支护结构。两者结合能发挥各自的性能优势，不仅大大提高了拉森钢板桩的强度，还兼具了其原有的防水性，还能满足更深的基坑支护需求。

参考文献：

【1】《建筑桩基技术规范》jgj94-2008

【2】《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2014)

【3】GB/T 20933-2014热轧钢板桩 DB42/T 1035-2015热轧U型钢板桩技术规程

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