拉森钢板桩和扩孔锚杆组合基坑支护实例探讨

由项敏 13818186389 撰写
发布于 2020年04月16日 10:55:53
最后修改于 2024年11月14日 11:36:40

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许佳

摘要

摘要：结合福州市某大型连体地下室工程实例，介绍拉森钢板桩和扩孔锚杆组合支护在基坑支护中的应用，详细介绍了拉森钢板桩和扩孔锚杆在基坑支护中的施工要点和注意事项。结合拉森钢板桩施工周期短，并可回收利用等特点进行分析探讨，对同类型的工程起到一定的借鉴作用。

关键词：拉森钢板桩；扩孔锚杆；基坑支护；应用；探讨

引言

随着人们对空间利用率的需求和使用，大型整体地下室已应用到许多商业综合体及住宅小区中，基坑的支护形式的确定就是整个地下室施工阶段的前提条件。支护形式的确定应根据现场施工场地的大小、基坑开挖的深度、场地地质的情况、施工工期、造价等因素来综合考虑。而拉森钢板桩和扩孔锚杆组合支护施工工序简单，不需要大型的施工设备，可实现快速施工，可大幅度缩短地下部分施工工期，缩短基坑危险源的暴露时间；且在其地下室回填完成后，其可回收利用的特点也大大地节约了施工成本；在施工过程中取土量和混凝土的使用量少的这个特点，也有效地保护了土地资源，正因为拉森钢板桩有着这些优点已被广泛应用与建筑基坑支护体系中。

工程概况及周边环境

某工程为48幢联排别墅群，总建筑面积115183.96m2，其中地下室面积60073m2，地上部分面积55110m2，位于福州市仓山区螺洲镇环岛路北侧。场地西侧和南侧为规划河道，北侧为地铁5号线车站（在建），场地内及场地周边地势较为平坦。该工程±0.000相当于绝对标高(罗零)9.15m，现状场地标高为5.59～6.72m,基坑西北角为二层地下室区域,其余部分为一层地下室,二层地下室坑底标高为-8.75(罗零0.40),基坑从现有场地面开挖至基坑垫层底深度为4.10～6.10m，属于深基坑工程。

基坑支护设计概况

2.1工程地质情况

根据福建岩土工程勘察研究院提供的勘察报告,场地土层自上而下如表1所示。

2.2工程水文情况

本工程基坑开挖有影响的地下水主要为中砂层的孔隙承压水,地下水混合稳定水位埋深为1.70～2.50m,稳定水位标高为罗零3.29～4.95m。

2.3支护方案的选定

本工程基坑支护以及土方开挖工程需分期开挖施工，存在工期紧、任务重，春季多雨季节等各种不利条件，在北侧紧邻地铁口段受地铁口施工影响较大，特别是震动、钢筋堆场以及排水等各种施工因素对该段基坑的安全存在不利影响，为确保基坑开挖安全及满足施工进度要求。根据该场地的工程地质,水文地质,周边环境等,在基坑西北侧开挖相对较深区域,无足够卸载空间及靠近地铁车站区域、桥台、民房区域,为确保安全及控制变形,支护采用拉森钢板桩+一～二道扩孔式锚杆组合支护形式,拉森钢板桩采用Ⅳ型拉森钢板桩,桩中心距400mm（拉森钢板桩断面、拉森钢板桩+扩孔式锚杆排列如图1和图2所示）。在其余场地较为开阔的范围以及分期开发边界处则采用分级卸载放坡+喷锚支护形式。

2.4拉森钢板桩＋扩孔式锚杆组合支护设计参数设计参数如表2、表3所示。

拉森钢板桩＋扩孔式锚杆组合支护施工流程

测量放线→土方开挖设计平台标高→打拉森钢板桩→扩孔锚杆施工→土方开挖至基坑底设计标高→砖胎膜及回填土→电梯井、集水井下部钢筋混凝土施工（施工缝处设置止水钢板）→拉森钢板桩拔除→桩孔处理。

拉森钢板桩施工要求

施工机械采用履带式挖掘机振动锤沉桩。打桩前,对进场拉森钢板桩全数进行外观检查,对连接锁口变形、锈蚀的钢板桩,进行校正、打磨除锈。可在拉森钢板桩的锁口内涂润滑油，以减少拉森钢板桩施打过程中的摩擦阻力，方便打桩和后期的拔桩施工。

（1）定位：先由测量人员根据施工图纸对基坑支护钢板桩施工部位进行轴线放样，在钢板桩施工中,为控制桩的打入精度及桩身垂直度,确保钢板桩支护的施工质量,一般都需要设置具有一定刚度、强度的导架。导架通常由导梁和围檩桩组成单层双面形式,围檩桩一般略比钢板桩墙厚度大8～15mm，其间距一般为2.5～3.5m。

（2）打桩：单桩逐根连续施打，钢板桩从开始打桩到结束中途不停顿，注意桩顶高程不宜相差太大。打桩时将钢板桩吊至施工轴线位置，在每一个施工段过程开始时，先施打第一跟钢板桩作为该施工段的定位桩，利用振动锤振动力把桩沉至离地面1m左右停止（预留空间防止在施工打第二根桩时两桩间的摩擦力而把第一根桩带入土中），后续钢板桩插桩时对准前面已施打完成的钢板桩的锁口，确保相临钢板桩的整体性，直至该段施工完成。为防止打桩时因磨擦作用把相邻已施工完成的桩带入土中，要求每打好一根桩就要将其顶部与相邻桩焊接固定，连接成一片，加大抗摩擦力，钢板桩要密扣,保证钢板桩顺利合拢，特别是基坑的转角位置要使用转角钢板桩。

（3）调整：在插打过程中随时监测每块桩的倾斜度不超过2%，当出现倾斜和锁口结合部有空隙，可用轴线修正法修正，如发现过大倾斜时，要用钢丝绳拉住桩身进行逐步纠正。当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔出重打。

（4）基坑开挖后,应及时在钢板桩缝间嵌橡胶止水条,以免造成漏水、流砂造成桩和地面下沉。

扩孔锚杆施工

预应力锚杆施工需与土方开挖相互配合，在基坑开挖至锚索设计标高0.5m以下停止开挖，根据设计标高定出孔位，做好标记，进行预应力锚杆施工。

5.1成孔方法

钻机就位时对准孔位后，用量角仪测量立轴倾角，开钻时轻压、慢转，倾角15°，锚杆钻孔水平方向孔距在垂直方向误差不大于100mm，偏斜度不大于3%。

5.2扩孔式预应力锚杆施工要求

（1）扩孔锚杆的施工顺序主要为:锚杆制作→放样、定位→自由段钻孔→锚固段扩孔注浆→安放锚杆→二次注浆→养护→张拉锁定。

（2）扩孔式预应力锚杆采用钻机并结合其他设备成孔,并在锚固段进行扩孔,扩孔后有效直径不得小于400mm，扩孔深度应比设计深度长50mm，应力锚杆的拉杆采用2φs15.2钢绞线，fpy=1320N/mm2。为了将拉杆安放在钻孔中心，防止扰动孔壁，可沿拉杆长度布设一个定位器,或由承压钢板等其他可保证定位的构件替代。

（3）锚杆防腐蚀处理。自由段:外套高密度聚乙烯(HDPE),并用水泥浆液包裹；锚固段:除锈,水泥(砂)浆保护层厚度不小于25mm。

5.3注浆

锚杆注浆材料为纯水泥浆,水泥采用P042.5普通硅酸盐水泥.注浆的养护龄期为不少于20d。采用两次注浆工艺。第一次注浆采用高压旋喷在锚杆扩孔段进行高压注浆形成较大直径锚固体,扩孔后应保证其锚固体直径不少于400mm。高压旋喷扩孔注浆的基本参数为:高压泵泵压不少于18MPa,水灰比为1∶1,扩孔注浆钻进速度为150～250mm/min,水泥用量不少于180kg/m。第二次注浆应在第一次注浆体初凝之后进行,一般为第一次注浆后12～24h,第二次注浆水泥用量控制(锚固段≥50kg/m)。二次注浆管采用φ15塑料管，管底注浆范围内每间距@750周圈各钻3φ5孔用工程胶布封牢,并将管底封死。

腰梁安装

腰梁为2根22b槽钢双拼，腰梁施工应在锚杆注浆完成7d后进行，安装时要求腰梁与钢板桩体连接密实，有空隙时用角度板焊连。槽钢的平面紧贴钢板桩，承压板与腰梁必须焊接牢固。坠板采用L70×7焊接，间距1.8m，三脚架长27cm；2根槽钢之间的连接板采用2根直径22mm圆钢，长20cm，间距1.8m。

锚杆张拉锁定

预应力锚杆注浆施工完成达到设计养护龄期要求后方可进行张拉锁定工序,预应力锚杆张拉时应隔根进行，应确保预应力锚杆托台座承压面的平整,并与锚杆的轴线方向垂直。锚具安装应与千斤顶和锚垫板密贴对中,确保轴线锚孔、锚杆与千斤顶同轴心重合，承载均匀。锚杆的张拉设备在张拉作用前应进行标定,必须确保锚具,夹片等检验合格。锚杆的抗拔承载力标准值不应小于锚杆轴向拉力标准值的1.4倍，扩孔式预应力锚杆锁定荷载为锚杆轴向拉力标准值的1.0倍。

拉森钢板桩的拔除

拉森钢板桩在地下室回填完成后可进行拔桩回收利用，拔起点钢板桩应离开角桩5根以上,拔桩的顺序可根据打桩施工记录中起点位置确定，为了确保支护土体的卸载应力均匀必要时也可用间隔拔桩。

拔桩时,首先应用振动锤夹住钢板桩顶部振动2min左右，使土体松动，钢板桩与土体稍有分离，减少钢板桩与土体间的摩擦力，然后慢慢的往上边振动边拔桩。拔桩时发现拔桩困难或拔不动情况应停止拔桩，可先用将钢板桩振下少许,再用振动锤交替振打、振拔，便于钢板桩的拔出，并及时采用沙土对拔桩后留下的桩孔进行回填处理。

结束语

本工程采用拉森钢板桩和扩孔锚杆支护的方案，施工简便，工序简单，既保证了在基坑西北侧开挖较深区域及靠近地铁车站、桥台、民房区域周边建筑的安全，又满足了本工程地下室节点工期的要求。有效地节省开挖施工面积，同时由于拉森钢板桩止水截渗的特点，避免大量抽取地下水来降低地下水位，确保基坑土方开挖的稳定性，从经济方面分析，拉森钢板桩可回收利用的特点，大大地节约了施工成本，也有效地保护了土地资源的环保性。