拉森钢板桩振动打拔桩施工工法

拉森钢板桩振动打拔桩施工工法

前言

武钢江北工程毗邻长江，工程施工工期紧，施工区域内地下水丰富，建（构）筑物基础均坐在淤泥质粉质粘土层上，而且很多设备基础埋设深度较大，且部分基础周围环境复杂、均有建（构）筑物，采用大开挖施工完全不可能。工程采用了拉森钢板桩进行基坑支护，如图一所示。拉森钢板桩施工处理深度大、施工时对相邻建筑物影响小、能克服许多环境困难、施工速度快等优点得到充分显示。

排水沟

地面

建筑物外壁

拉森桩基坑底

H型钢冠梁H型钢冠梁

钢管支撑

图一拉森钢板桩基坑支撑剖面示意图

一、施工特点

拉森钢板桩有强度高、结合紧密、不易漏水、施工简便、速度快、可减少基坑土方开挖量、可全部机械施工、对临时工程拔出后可多次重复使用等特点。

二、适用范围

拉森钢板桩适用于软弱地基和地下水位高且多的地区，用作地下构筑物或深基坑施工的临时支护挡土、防水结构或在水中建造构筑物做围堰。

三、施工原理

拉森钢板桩振动打、拔桩法是利用高频液压振动锤对钢板桩施加振动力，扰动土体，使土体液化，破坏其与钢板桩之间的摩擦阻力以及吸附力并施加压力或提升力将钢板桩插入或拔出。

四、支护计算

（一）计算拉森桩入土深度

根据钢板桩入土的深度，按单锚浅埋板桩计算，假定上端为简支，下端为自由支承。这种板桩相当于单跨简支梁，作用在桩后为主动土压力，作用在桩前为被动土压力，压力坑底以下的土重度不考虑浮力影响。（计算简图见图二）

(a)土压力分布图 (b)叠加总的土压力分布图 (c)弯距图 (d)钢板桩变形图

图二拉森钢板桩力学计算简图

主动土压力Eа=1/eа（H+t）=1/2γ（H+t）2Kа

被动土压力E p=1/2e p t=1/2γt2K p

式中：

еа——主动土压力最大压强，еа=γ（H+t）K a；

e p——被动土压力最大压强，еp=γtK p；

K a——主动土压力系数K a=tg2（45˚—φ/2）；

K p——被动土压力系数K p=tg2（45˚+φ/2）；

φ——土的内摩擦角φ=20˚；

γ——土的重度γ=17.5KN/m3；

H——基坑开挖深度;

t——最小入土深度;

为了使钢板桩保持稳定，在A点的力矩等于零，即∑M A=0，亦即

E a H a—E p H p=E a2/3（H+t）—E p（H+2/3t）=0

将以上数据代入上式中，求出最小入土深度t值，

所以钢板桩总长度为：L =H+ t

（二）钢板桩稳定性验算

钢板桩入土深度除保证本身的稳定性外，还应保证基坑底部在施工期间不会出现隆起和管涌现象。在软土中开挖较深的基坑，当桩背后的土柱重量超过基坑底面以下地基土的承载力时，地基的平衡状态受到破坏，常会发生坑壁土流动，坑顶下陷，坑底隆起的现象（见图三），为避免这种现象发生，施工前，需对地基进行稳定性验算。