浅析拉森钢板桩在大型围堰施工中的应用

余 曦，黄 俊，罗琦建

（中建三局第二建设工程有限责任公司，武汉 430074）

1 拉森钢板桩围堰施工的特点

1.1 绿色环保、节省工期

传统的放坡回填土围堰施工由于放坡（按以往施工经验两边放坡≤1∶3）占据围堰内有效使用面积，导致修筑围堰的回填土量大，污染环境，增加了修筑和拆除围堰的难度。而拉森钢板桩围堰采用环保的钢板桩垂直挡土，回填土量和占湖面积小，缩短了修筑和拆除的围堰的工期，保证了对湖泊最小程度的污染，减小了对湖床生态平衡的破坏，并保护节约了土地资源。

1.2 施工质量可靠、安全系数高

采用拉森钢板桩施工的围堰由于支撑体系坚固，在水体长期流动冲刷的情况下，堰体可以做到不变形、不流失。既保证了围堰的质量不受环境变化的影响，也确保围堰内部施工作业的安全、更保护了湖泊河床的生态。

1.3 经济效益显著

通过拉森钢板桩做垂直挡墙进行回填土做围堰，减少了土方回填量（根据经验减少约2/3的回填土方），拉森钢板桩可周转使用（使用次数≥50次），打桩工艺简单，操作方便，机械化程度高，并且修筑的围堰不变形、不垮塌、拆除方便，减少了建造、维护和清除围堰的成本。

2 施 工

施工流程见图1。

2.1 围堰土体选择

为贯彻绿色施工的理念，环保作业的精神，在选取围堰施工的土体时，尽量选用粘聚性较高的粘土，这种土体保水、隔水性好，并且稳定性强，严禁采用建筑垃圾等污染材质，避免对水体造成污染。

2.2 拉森钢板桩准备

拉森钢板桩是整个围堰施工的重点，其材质的优劣，不仅关系着堰体的挡水效果，也是围堰区域内的人员、材料、机械最大的安全保障。施工前，需对拉森钢板桩进行仔细检查。

1）为保证围堰锁口的密闭性，需要连接的钢板桩需采用相同型号的桩体。另外按设计尺寸计算出使用钢板桩的数量，以保证够用。

2）拉森钢板桩锁口内涂以黄油混合物油膏，以减少插打时的摩擦阻力，并加强防渗性能。

2.3 机械准备

施工前根据工程的实际需要选用履带式液压挖土机，并安装高频液压振动锤，操作人员必须持证上岗。

3 技术要求

3.1 拉森钢板桩的检验、吊装、堆放

1）钢板桩的检验

对于钢板桩，一般有材质检验和外观检验，以便对不符合要求的钢板桩进行矫正，确保施工质量。

（1）外观检验：主要是检查钢板桩的长度、宽度、厚度、平直度和锁口形状等内容。

（2）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内容。每种规格的钢板桩至少进行一个拉伸、弯曲试验。

2）钢板桩吊运、堆放

装卸钢板桩宜采用三点吊。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，一般不能超过10根。并应注意保护锁口免受损伤，禁止桩两端锁口部分先落地，这样会造成锁口形状的改变影响两个桩体咬合防水的效果。

3）钢板桩堆放：钢板桩堆放的地点，选择在平坦而坚固的场地上，并保证材料施打时起吊方便，堆放高度不得超过1.2m。

3.2 拉森钢板桩插打施工

1）首开桩的垂直度预控

为了保证插打位置的准确，第一片钢板桩插打是关键。插打时应在互相垂直的2个方向用经纬仪进行观测，以确保钢板桩插正、插直。在钢板桩的垂直度较好时，一次将桩打到施工图纸要求的深度；而垂直度较差时，则分为两次施打，即先将桩打入预设的深度之后，再第二次打到要求的深度。然后将第一片钢板桩做为基准，再向外延伸插打钢板桩。

2）插打的垂直度过程控制

在插打过程中，钢板桩下端向上挤压，钢板桩锁口之间缝隙较大，上端会向远离第一根钢板桩的方向倾斜。因此，每打4根～5根钢板桩就要用铅垂进行吊线，将钢板桩的倾斜度控制在1%以内，超过限定倾斜度应进行纠偏，当钢板桩偏移太大时，只能采用多次纠偏的方法逐步减小偏移量。

3）插打的标高控制

钢板桩插打时，为控制桩顶高程，宜采用错位法进行施工，且于上游开始进行施工，至下游合拢，以最大限度的减少流水对桩体的影响，以减少偏差。

4）为了确保回填围堰土方时，土体不流失到湖水中，在分段围堰的顶头设置一排钢板桩进行挡土，同时考虑到回填土时需将堰体内水排出，所以预留一块钢板桩不打入到河床，方便堰体内水排出。

5）围堰拉森钢板桩的合拢

为了便于合拢，合拢处的两片钢板桩应一高一低。合拢时往往出现两片钢板桩之间的距离上小下大的情况，此时可用电动葫芦将之向两边拉开，直到合拢处的两片钢板桩桩顶的距离等于钢板桩宽度为止，在接近平行时，再将合拢桩插入，打到设计标高。

3.3 拉森钢板桩水平支撑加固与施工垂直导架

拉森钢板桩打入第1根后，接着按照放线打入每个分段的最后1根，复核2根桩身的垂直度后安装HW250×250×11×11槽钢围檩，将槽钢焊接在两根槽钢的侧壁，此阶段围檩作为临时施工导架，确保中间桩身的垂直度。此分段钢板桩全部施工完成后采用Φ32对拉钢筋将围堰两侧的槽钢连接为一个整体，槽钢恢复围檩的作用，完成一个施工断面。

3.4 填土

采用粘性土进行填筑，以挖机配合自卸卡车的形式进行进站式施工填筑围堰，施工时要特别注意避免对拉钢筋及泄水孔的破坏，由于上部有车辆进行运输，为保证运行稳定安全，堰体压实系数控制在0.95左右。

3.5 围堰的抽水、堵漏

钢板桩插打完成后，即可抽水开挖，设计有支撑的围堰，先支撑再抽水，并检查各节点是否顶紧，钢板桩与导向支座间是否连接牢固，防止因抽水而出现安全事故。抽水速度要进行控制，且要随时观察围堰的变化情况，当锁口不紧密漏水时，用棉絮等在内侧嵌塞，使其由水夹带至漏水处自行堵塞。

3.6 围堰拆除

1）围堰放水

钢板桩拔桩前，先将预留的泄水孔打开进行放水（采用氧割在管口部位开洞），为了控制泄水量，减小对堰体的冲击，管口留设的出水高度为100mm。

2）槽钢围檩及对拉钢筋拆除

当水陆续灌至设计标高后，开始拆除围堰内的槽钢围檩及对拉钢筋。此时围堰内外水压平衡，使板桩挤压力消失，并与部分混凝土脱离（指有水下混凝土封底部分）。

3）拉森钢板桩的拉拔

在下游选择一组或一块较易拔除的钢板桩，先略锤击振动各拔高然后依次将所有钢板桩均拔高，使其松动后再从下游开始分两侧向上游依次拔除，对桩尖打卷及锁口变形的桩，可加大拔桩设备的能力，将相邻的桩一起拔出，必要时进行水下切割。

4）围堰土方的挖除

在拆除钢板桩的同时要进行围堰土方的清除，施工前先进行规划，根据湖底土层的标高来确定可以留置的土量和必须外运的土量，对于可以留置在湖床的土方可以采用水上挖机将围堰土方外运至湖内，并控制好回填后的标高不能超过水务部门规定的预设高度，出于对生态环境的保护，必须严格按规定标高控制。对于外运的土方，在钢板桩挖除的时候，同步进行土方的外运，施工过程中要防止车辆在围堰上失稳，确保车辆及打桩机械的安全。

4 常见问题及解决方法

由于湖底地质情况复杂，钢板桩打拔施工中常遇到一些难题，常采用的解决办法如下：

1）障碍物：插桩过程中有时遇上大的块石或其它不明障碍物，会导致钢板桩打入深度不够，则采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。

2）偏斜：钢板桩在杂填土地段挤进过程中由于受到石块等侧向挤压作用力大小不同而容易发生偏斜，采取的纠偏措施是：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔1.0～2.0m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。

3）渗漏和流砂：桩体在使用前要调整和检查锁口的尺寸，由于使用时间长了后难免会变形，所以导致锁口部位封闭不好，对于内围堰使用时间长的工程，建议对围堰土体进行改良，可以使用灰土回填或者设置粉喷桩止水帷幕，起到防水的作用。

4）带入现象：在基础土体较软处，有时发生施工当时将邻桩带入的现象，采用的措施是：将已经施工完成的数根桩连接在一起，并且在施打桩的连接锁口上涂以润滑油等润滑剂减少阻力。

5 经济效益

在自然条件下，若不采取控制措施，由于土体性质的差异，围堰填土时两边的边坡自然形成的坡比大约在1∶3～1∶5之间，但采取本施工方法进行作业后，填土量将大大减少，仅为以往工艺的1/3甚至更少，极大的提高了施工速度。同时也可最大限度的减少因降雨及上游来水等自然因素造成的工期延误以及经济损失，其创造的潜在经济效益远大于增加的投入。从长远角度看，克服了以往围堰施工中自然堆坡，耗用土方量大，给水体造成大量的污染，不利于城市湖泊水域的清理及保护等情况，采用钢板桩施工具有良好的社会效益。

6 应用实例

武汉东沙连通渠工程“楚河”入河处围堰经过现场实际考察及多方论证后，决定采用拉森钢板桩围筑，内部填筑粘土，围堰宽8m，总长度约260m，采用12m长Ⅲ型拉森钢板桩，NPK－HP－7SXB型打桩机进行施工。钢板桩止水效果良好，在围堰内结构施工期间未产生渗水、漏水现象，同时也经受住了武汉的暴雨季节的考验，堰体无任何险情发生。

［1］ 刘建航，侯学渊.基坑工程手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，1997.

［2］ JGJ 120－99建筑基坑支护技术规程［S］.北京：中国建筑工业出版社，1999.

［3］ YB 9258－97建筑基坑工程技术规范［S］.北京：冶金工业出版社，1997.

［4］ 汪正荣 建筑地基与基础施工手册［M］.北京：建筑工业出版社，2005.