拉森鋼板樁振動(dòng)打拔樁施工工法

拉森鋼板樁振動(dòng)打拔樁施工工法前言筑物基礎(chǔ)均坐在淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層上，而且很多設(shè)備基礎(chǔ)埋設(shè)深度較大，且部分基礎(chǔ)周圍環(huán)境復(fù)雜、均有建（構(gòu)）筑物，采用大開挖施工完全不可能。工程采用了拉森鋼板樁進(jìn)行基坑支護(hù)，如圖一所示。拉森鋼板樁施工處理深度大、施工時(shí)對(duì)相鄰建筑物影響小、能克服許多環(huán)境困難、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)得到充分顯示。H型鋼冠梁H型鋼冠梁排水溝

地面鋼管支撐建筑物外壁基坑底拉森樁圖一拉森鋼板樁基坑支撐剖面示意圖一、施工特點(diǎn)拉森鋼板樁有強(qiáng)度高、結(jié)合緊密、不易漏水、施工簡便、速度快、可減少二、適用范圍拉森鋼板樁適用于軟弱地基和地下水位高且多的地區(qū)，用作地下構(gòu)筑物或深基坑施工的臨時(shí)支護(hù)擋土、防水結(jié)構(gòu)或在水中建造構(gòu)筑物做圍堰。1三、施工原理拉森鋼板樁振動(dòng)打、拔樁法是利用高頻液壓振動(dòng)錘對(duì)鋼板樁施加振動(dòng)力，擾動(dòng)土體，使土體液化，破壞其與鋼板樁之間的摩擦阻力以及吸附力并施加壓力或提升力將鋼板樁插入或拔出。四、支護(hù)計(jì)算（一）計(jì)算拉森樁入土深度根據(jù)鋼板樁入土的深度，按單錨淺埋板樁計(jì)算，假定上端為簡支，下端為自由支承。這種板樁相當(dāng)于單跨簡支梁，作用在樁后為主動(dòng)土壓力，作用在樁(a)土壓力分布圖(b)疊加總的土壓力分布圖(c)彎距圖(d)鋼板樁變形圖圖二拉森鋼板樁力學(xué)計(jì)算簡圖主動(dòng)土壓力а=1/eа（H+t）=1/2γ（H+t）2Kа被動(dòng)土壓力p=1/2ept=1/2γt2p式中：а——主動(dòng)土壓力最大壓強(qiáng)，аγ（H+t）a；2p——被動(dòng)土壓力最大壓強(qiáng)，p=γtKp；a——主動(dòng)土壓力系數(shù)a=tg2（45—/2p——被動(dòng)土壓力系數(shù)p=tg2（45/2——土的內(nèi)摩擦角φ=20?；γ——土的重度γ=17.5KN/m3；——基坑開挖深度;——最小入土深度;為了使鋼板樁保持穩(wěn)定，在A點(diǎn)的力矩等于零，即∑MA=0，亦即aa—pp=Ea2/3（H+t）—p（H+2/3t）=0將以上數(shù)據(jù)代入上式中，求出最小入土深度t值，所以鋼板樁總長度為：L=H+t（二）鋼板樁穩(wěn)定性驗(yàn)算鋼板樁入土深度除保證本身的穩(wěn)定性外，還應(yīng)保證基坑底部在施工期間不會(huì)出現(xiàn)隆起和管涌現(xiàn)象。在軟土中開挖較深的基坑，當(dāng)樁背后的土柱重量超過基坑底面以下地基土的承載力時(shí)，地基的平衡狀態(tài)受到破壞，常會(huì)發(fā)生坑壁土需對(duì)地基進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。3圖三拉森鋼板樁基坑坑底隆起圖轉(zhuǎn)動(dòng)力距ov=Gx/2=（q+rh）x2/2穩(wěn)定力距γ=x∫xoτxdθ土層為均質(zhì)土?xí)r，則γπτx2式中τ——地基土不排水剪切的抗剪強(qiáng)度，在飽和性軟粘土中，τ=0。地基穩(wěn)定力矩與轉(zhuǎn)動(dòng)力矩之比稱抗隆起安全系數(shù)，以KK滿足下式，則地基土穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生隆起。K=Mr/ov≥1.2當(dāng)土層為均質(zhì)土?xí)r，則K=2πc/(p+γh)≥1.2式中——內(nèi)聚力地質(zhì)報(bào)告提供;q——坑側(cè)上部荷載回填土取q=5.0KN/㎡;式中Mr未考慮土體與板樁間的摩擦力以及垂直面AB上土體的抗剪強(qiáng)度對(duì)土體下滑的阻力，故偏于安全。五、鋼板樁施工（一）鋼板樁施工的一般要求1、4的邊緣外留有支模、拆模的余地。2、便標(biāo)準(zhǔn)鋼板樁的利用和支撐設(shè)置。各周邊尺寸盡量符合板樁模數(shù)。3、久性工程應(yīng)涂紅丹防銹漆。4、中，嚴(yán)禁碰撞支撐，禁止任意拆除支撐，禁止在支撐上任意切割、電焊，也不應(yīng)在支撐上擱置重物。5、水溝、修筑臨時(shí)道路。（二）鋼板樁的檢驗(yàn)、矯正、吊裝及堆放1、鋼板樁的檢驗(yàn)(等)，對(duì)缺陷部位加以整修。（1）打設(shè)前應(yīng)予以矯正。重復(fù)使用的鋼板樁檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)表一序號(hào)檢查項(xiàng)目允許偏差單位數(shù)值檢查方法1樁垂直度＜1尺量％2樁身彎曲度＜2％LL為樁長，尺量3齒槽平直度及光滑度無電焊渣或毛刺用1m長的樁段做通過試驗(yàn)4樁長度不小于設(shè)計(jì)長度尺量5（2）2m校正。（3）為確保每片鋼板樁的兩側(cè)鎖口平行。同時(shí)，盡可能使鋼板樁的寬值以小于1鋼板樁應(yīng)盡量不用。（4）鋼板樁的其它檢查，對(duì)于樁身殘缺、殘跡、不整潔、銹皮、卷曲等都要做全面檢查，并采取相應(yīng)措施，以確保正常使用。（5）鎖口潤滑及防滲措施，對(duì)于檢查合格的鋼板樁，為保證鋼板樁在須均勻涂以混合油，其體積配合比為黃油：干膨潤土：干鋸沫＝5：5：3。2、鋼板樁的矯正（1）表面缺陷矯正。先清洗缺陷附近表面的銹蝕和油污，然后用焊接修補(bǔ)的方法補(bǔ)平，再用砂輪磨平。（2）端闊別矩形比矯正。一般用氧乙炔切割樁端，使其與軸線保持垂輪進(jìn)行修理。（3）樁體撓曲矯正。腹向彎曲矯正是將鋼板樁變曲段的兩端固定的支承點(diǎn)上，用設(shè)置在龍門式頂梁架上的千斤頂頂在鋼板樁凹凸處進(jìn)行冷彎矯正；6樁彎凸處，進(jìn)行冷彎矯正。（4）樁體扭曲矯正。這種矯正較復(fù)雜，可根據(jù)鋼板樁扭曲情況，采用（3）中的方法矯正。（5）樁體截面局部變形矯正。對(duì)局部變形處用千斤頂頂壓、大錘敲擊與氧乙炔焰熱烘相結(jié)合的方法進(jìn)行矯正。（6）鎖口變形矯正。用標(biāo)準(zhǔn)鋼板作為鎖口整形胎具，采用慢速卷揚(yáng)機(jī)牽拉調(diào)整處理，或采用氧乙炔熱烘和大錘敲擊胎具推進(jìn)的方法進(jìn)行調(diào)直處理。3、鋼板樁吊運(yùn)及堆放裝卸鋼板樁宜采用兩點(diǎn)吊。吊運(yùn)時(shí)，每次起吊的鋼板樁根數(shù)不宜過多，并應(yīng)注意保護(hù)鎖口免受損傷。吊運(yùn)方式有成捆起吊和單根起吊。成捆起吊通常采用鋼索捆扎，而單根吊運(yùn)常用專用的吊具。鋼板樁堆放的地點(diǎn)，要選擇在不會(huì)必要時(shí)對(duì)場(chǎng)地地基土進(jìn)行壓實(shí)處理。堆放時(shí)應(yīng)注意：（1）（2）鋼板樁要按型號(hào)、規(guī)格、長度分別堆放，并設(shè)置標(biāo)牌說明；（3）鋼板樁應(yīng)分層堆放，每層堆放數(shù)量一般不超過5根，各層間要墊枕木，墊木間距一般為3-4m，且上、下層墊木應(yīng)在同一垂直線上，堆放的總高度不宜超過2m。（三）施工測(cè)量及觀測(cè)1、根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙放線定位，同時(shí)做好測(cè)量控制網(wǎng)和水準(zhǔn)基點(diǎn)。72、基坑開挖及主體結(jié)構(gòu)施工期間可在鋼板樁上設(shè)置沉降及水平位移觀測(cè)點(diǎn)通過變形觀測(cè)對(duì)鋼板樁的位移進(jìn)行有效控制，以保證基坑安全。（四）鋼板樁施工1、振動(dòng)錘鋼板樁振動(dòng)打拔樁法選用的是高頻液壓振動(dòng)錘。表二是部分振動(dòng)錘性能表。振動(dòng)打拔樁錘性能表型號(hào)質(zhì)量（t）功率（KW）偏心距（N）激振力（KN）許用抗拔力（KN）尺寸(m)振幅（㎜）頻率（r/min）制造國家DZ302.4301541201301.40.9×1.8900中國DZ453.1452102751471.91.2×1.28～780中國DZ604.5603675312501.41.5×1.47.5中國DZ905.390300～500400～6002552.41.5×1.4中國DM2-5000903005504.61.3×1.18.2日本DZ1208.41206957603504.61.3×1.1中國DZ1509.315098013545001.41.3×4.7中國DM2-250015020008604.41.7×1.427620日本M4502450025008006.12.4×2.475700荷蘭2、振動(dòng)打拔樁法適用情況高頻液壓振動(dòng)錘樁機(jī)適用情況表表三鋼板樁地層條件施工條件形式長度軟弱粘土粉土粘土砂層硬土層輔助設(shè)施噪音振動(dòng)貫入能量施工速度費(fèi)用工程規(guī)模優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)所有形式很長樁不適合合適合適可以不可以簡單小大一般一般一般大工程打拔都可以油耗大3、鋼板樁施工的順序構(gòu)施工完成后，在許可的條件下將板樁拔除才算完全結(jié)束。因此，施工整個(gè)過8程為：根據(jù)施工圖及高程放設(shè)沉樁定位線→根據(jù)定位線控設(shè)沉樁導(dǎo)向槽→整修平整施工機(jī)械行走道路→沉設(shè)圍護(hù)樁→將圍護(hù)樁送至指定標(biāo)高→挖土及焊接支撐系統(tǒng)→支護(hù)內(nèi)結(jié)構(gòu)施工→基坑回填→拔除鋼板樁。4、鋼板樁的打設(shè)（1）打樁圍檁支架（導(dǎo)向架）的設(shè)置設(shè)在離地面約500mm8～10mm。H度一般為6～8m，間距2～3m，根據(jù)圍檁截面大小而定。圍檁與圍檁樁之間用連接板焊接。圖四打樁圍檁支架1-圍檁樁；2-圍檁；3-鋼板樁；4-連接板9（2）打樁流水段的劃分的安裝精度，對(duì)于打樁積累偏差可在轉(zhuǎn)角外作軸線修正。圖五打樁流水段劃分（3）鋼板樁打設(shè)a、板，阻止板樁位移。同時(shí)在圍檁上預(yù)先算出每塊板樁的位置，以便隨時(shí)檢查校正。b、1m應(yīng)測(cè)量一次，打至預(yù)定深度后應(yīng)立即用鋼筋或鋼板與圍檁支架焊接固定。5、鋼板樁的轉(zhuǎn)角和封閉合攏由于板樁墻的設(shè)計(jì)長度有時(shí)不是鋼板樁標(biāo)準(zhǔn)寬度的整數(shù)倍，或板樁墻的軸線較復(fù)雜，或鋼板樁打入時(shí)的傾斜且鎖口部有空隙，這些都會(huì)給板樁墻的最終10封閉合攏帶來困難，往往要采用導(dǎo)形板樁、軸線修整等方法來解決。（1）導(dǎo)形板樁法。在板樁墻轉(zhuǎn)角處為實(shí)現(xiàn)封閉合攏，往往要采用特殊形式的轉(zhuǎn)角樁——導(dǎo)形板樁，如圖六所示。它是將鋼板樁從背面中線處切開，難，所以應(yīng)盡量避免采用。（2）軸線修整法。通過對(duì)板樁墻閉合軸線設(shè)計(jì)長度和位置的調(diào)整，實(shí)的作法如下：圖六異形板樁圖七軸線修正(a)閉口形；(b)開口形；(c)轉(zhuǎn)向形；(d)90°轉(zhuǎn)角形a、沿長邊方向打至離轉(zhuǎn)角樁約尚有8樁的總長度和增加的長度；b、在短邊方向也照上述辦法進(jìn)行；c、圍檁與圍檁樁分開，用千斤頂向外頂出，進(jìn)行軸線外移，經(jīng)核對(duì)無誤后再將圍檁和圍檁樁重新焊接固定；d、著沿短邊方向插打兩塊鋼板樁；e、板樁，設(shè)在短邊方向從端部算起的第三塊板樁的位置處。6、打樁方式的選擇（1）單樁打入法這種方法是以一塊或兩塊鋼板為一組，從一角開始逐塊（組）插打，直至工程結(jié)束，如圖八所示。這種打入方法施工簡便，可不停頓地打，樁機(jī)行走路線短，速度快。但單塊打容易向一邊傾斜，誤差積累不易糾正；墻面平直度難控制。圖八單樁打入法1-圍檁樁；2-圍檁；3-兩端先打入的定位鋼板樁（2）雙層圍檁法這種方法是在地面上一定高度處離軸線一定距離，先筑起雙層圍檁架，而后將板樁依次在圍檁中全部插好，待四角封閉合擾后，再逐漸按階梯狀將板樁垂直度和平整度。但施工復(fù)雜，不經(jīng)濟(jì)，施工速度慢，封閉合攏時(shí)需異形樁。12圖九雙層圍檁法1-圍檁樁；2-圍檁（3）屏風(fēng)法用單層圍檁每10-201-21/2或1/3直至工程結(jié)束的打入方法。這種方法能防止板樁過大的傾斜和扭轉(zhuǎn)；能減少打但插樁的自立高度大，要采取措施保證墻的穩(wěn)定和操作安全。7、鋼板樁的拔除（1）拔樁阻力計(jì)算拔樁阻力F包括鋼板樁與土的吸附力Fe及上一段鋼板樁與土的側(cè)面阻力Fs：F=Fe+Fs式中Fe——鋼板樁與土的吸附力；Fe=Ulτ13——鋼板樁的周長；——鋼板樁的長度；τL靜力拔樁取靜吸附力；對(duì)于振動(dòng)拔樁取動(dòng)吸附力（不同土層與鋼板Fs——鋼板樁與土側(cè)面阻力；Fs=1.2аBhμа——作用在鋼板樁上的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度，按h范圍內(nèi)土層厚度的加權(quán)平均值（n——鋼板樁的寬度（h——鋼板樁樁頂至坑底的長度（μ——鋼板樁與土的摩阻阻力系數(shù)，取0.3～0.40。鋼板樁不同土質(zhì)中的吸附力τ（/㎡）表四土質(zhì)靜吸附力動(dòng)吸附力粗砂礫34.02.55.0中砂（含水）36.03.04.0細(xì)砂（含水）39.03.54.5粉土24.04.06.5砂質(zhì)粉土（含水）29.03.55.5粘質(zhì)粉土47.05.5/粉質(zhì)粘土30.04.0/粘土50.07.5/硬粘土75.013.0/非常硬粘土130.025.0/（2）拔樁順序?qū)τ诜忾]式鋼板樁墻，拔樁的開始點(diǎn)離開樁角5根以上，必要時(shí)還可間隔拔除。拔樁順序一般與打樁順序相反。14（3）拔樁時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)a、打、振拔。有時(shí)，為及時(shí)回填拔樁后的土孔，在把板樁拔至此基礎(chǔ)底板略高時(shí)（如500mm）暫停引拔，用振動(dòng)錘振動(dòng)幾分鐘，盡量讓土孔填實(shí)一部分。b、的壓縮極限。c、供振動(dòng)錘使用的電源應(yīng)為振動(dòng)錘本身電動(dòng)機(jī)額定功率的1.2-2.0倍。d、對(duì)引拔阻力較大的鋼板樁，采用間歇振動(dòng)的方法，每次振動(dòng)15min，振動(dòng)錘連續(xù)工作不超過1.5h。（五）樁孔處理1、筑物或地下管線的場(chǎng)合，尤其應(yīng)注意及時(shí)回填，否則往往會(huì)引起周圍土體位移及沉降，并由此造成臨近建筑物等的破壞。2、水泥砂漿。3、實(shí)并無漏填之處。六、支撐系統(tǒng)施工在軟弱地基支護(hù)施工計(jì)中往往要采用支撐對(duì)鋼板樁進(jìn)行支承的支護(hù)形式。當(dāng)基坑較深，基坑周圍場(chǎng)地較小時(shí)，常采用這種形式如圖十所示。15圖十支護(hù)支撐示意圖（一）鋼管支撐一般采用ф609鋼管余料接長，也有采用ф406鋼管。具有支撐剛度大，單根支撐的承載力大，支撐間距較大（最大約16后附施工圖例）（二）H型鋼支撐它是利用螺栓將H型鋼連接。具有組裝方便，現(xiàn)場(chǎng)裝配簡單，根據(jù)不同的基坑按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行組合和連接，可重復(fù)使用，在支撐桿件上能安裝各種檢測(cè)儀器進(jìn)行施工檢測(cè)。（三）支撐安裝1、根據(jù)支撐布置圖在基坑四周鋼板樁上口定出軸線位置。2、根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在鋼板樁內(nèi)壁用墨線彈出圍檁軸線標(biāo)高。3、由圍檁標(biāo)高彈線，在鋼板樁上焊接圍檁托架。4、安裝圍檁。5、根據(jù)圍檁標(biāo)高在基坑立柱上焊接支承托架。6、安裝短向（橫向）水平支撐。7、安裝長向（縱向）水平支撐。8、在縱、橫支撐交叉處及支撐間的空隙處，用夾具固定。9、在基坑周邊圍檁與鋼板樁間的空隙處，用C20混凝土填充。10、的方法為：（1）用千斤頂在圍檁與支撐的交接處加壓，在縫隙處塞進(jìn)鋼楔錨固，然后撤去千斤頂。（2）用特制的千斤頂作為支撐的一個(gè)部件，安裝在各根支撐上，預(yù)加荷載后留在支撐上，待挖土結(jié)束后，拆除支撐，卸去荷載。（四）拆除支撐17為防止變形，拆除支撐時(shí)一般要采取逐層換撐、逐層拆除逐層回填土的辦法。在設(shè)置支撐位置時(shí)，就應(yīng)考慮地下室施工和換撐的結(jié)合。七、土方開挖施工鋼板樁施工完后土方開挖施工是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，直接影響到支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)固，因此必須有可靠的開挖方案，否則可能導(dǎo)致支護(hù)失敗。通常情況下支撐系統(tǒng)安裝與土方開挖配合進(jìn)行。（一）土方開挖應(yīng)分層分區(qū)連續(xù)施工，并對(duì)稱開挖，土方開挖至鋼板樁設(shè)計(jì)圍檁標(biāo)高進(jìn)行圍檁支撐施工。（二）圍檁制做安裝：圍檁及支撐一般設(shè)置在鋼板樁墻頂以下0.5米處，根據(jù)設(shè)計(jì)位置在鋼板樁內(nèi)壁上焊圍檁托架，然后吊裝H型鋼圍檁并焊接加固。（三）基坑周邊（約一倍樁長）范圍內(nèi)嚴(yán)禁堆載。（四）地面及坑內(nèi)設(shè)排水措施。（五）開挖過程中注意支護(hù)體系的變形觀察（注意周圍建構(gòu)筑物、挖掘（六）基坑內(nèi)作業(yè)時(shí)，有專職安全員負(fù)責(zé)。（七）在基坑開挖過程中需要注意的問題：1、要，當(dāng)鋼板