拉森钢板桩施工工法
中铁二局股份有限公司城通公司
1. 前言
在城市修建地铁时，需要对基坑采用较好的围护结构，以保证基坑开挖和主体结构施工期间的安全，选择支护类型时应根据基坑深度选择较为合理的支护体系，这不仅满足施工要求，也能够提高工作效率，降低施工成本。
在施工广州市轨道二/ 八号线延长线工程盾构6 标【大洲停车场出入段线】吊出井明挖段围护结构时，根据基坑深度、支护要求和土质情况。选择了拉森钢板桩作为明挖敞开段支护结构，取得了较好的技术和经济效益。
2. 工法特点
2.1 高强度，轻型，隔水性良好，施工简单，工期缩短、耐久性良好。
2.2 建设费用较低、互换性良好，可重复使用20 ～50 次。
2.3 施工具有显著的环保效果，大量减少了取土量和混凝土的使用量，有效地保护了土地资源。
2.4 救灾抢险的时效性较强，如防洪、塌方、塌陷、流沙等。
3. 适用范围
3.1 钢板桩适用于埋深较浅的支护结构
3.2 钢板桩沉桩适用粘性土、砂土、淤泥等软弱地层
4. 工艺原理
在地铁浅基坑开挖前， 根据地质条件和开挖深度采用钢板桩进行支护， 并结合地质情况 和钢桩受力
特点选择钢板桩型号， 使之形成一个稳定可靠的围护体系， 承受基坑开挖期间的 土体侧向压力。拉森钢
板桩的适用深度，要根据钢板桩的规格，经过计算而定。
下面举例计算：已知土质饱和重度γ =20KN/m3 ，内摩擦角θ =20 o ，不考虑内聚力，基 坑深度 H=12.5m 。卸载深度 h=7m ，支护净深 H1=5.5m 。土压力如下图示。
1 ) 取计算单位宽为 1m 。
/2)=4.3m 。
Ea1= γ KaH 12/2=20*0.49*5.52/2=148.2KN yd)/2=20*0.49*7*1.2=82.3 KN
e1= γ
KaH=20*0.49*12.5=122.5 KN
Ka=tg 2(45 °-20 °/2)=0.49 ； Kp=tg 2(45 °+20 °/2)=2.04
； yd=3.0* tg (45 °+20
Ea2= γ Kah(H 1-
P
O
2) 经初步计算，在-8m 处设一道支撑，求土压力为0 处反弯点O 。
t0= γKaH/[ γ*(KB* Kp -Ka)] (KB 为被动土压力修正系数，查规范取1.6)
=20*12.5*0.49[20* ( 1.6*2.04-0.49 )]=2.2m 。
则Ea3= e1* t0/2=122.5*2.2/2=134.8 KN 。
Ea= Ea1+ Ea2+ Ea3=365.3KN 。
3) O 点弯矩MC=0 ，
则：5.2N= ( 5.5/3+2.2 ) *Ea1+ (1.2/2+2.2 )*Ea2+ ( 2.2*2/3 ) *Ea3
N= (597.7+230.4+197.7 ) /5.2=197.3 KN 。
4) 求钳固深度Hd 及桩长。
O 点剪力：Q0=Ea-N=365.3-197.3=168 KN 。
由M0=0 ，得E2=3Q ，即：γ(KB* Kp -Ka ) t12/2=3Q 。
20* (1.6*2.04-0.49 )t12/2=2*3*168 ，t1=4.26m 。
Hd=1.1* (t1+ t0 )=1.1* (2.2+4.26 ) =7.1m 。
桩长：5.5+7.1=12.6 ，未考虑土的内聚力，偏于安全，选用12m 桩。
5) 钢板桩选用与验算。选用拉森式Ⅴ型钢板桩，规格为500*200*19.5 ，每延米截面矩
见拉森Ⅴ型，取W=3000cm3/m 。求钢板桩最大弯矩Mmax 。
设P 点剪力为0 ，由γKah(y-4.3)+ γKay2/2=N 。
得20*0.49*7* ( y-4.3 ) +20*0.49y2/2=197.3 y=5.23m 。
Mmax=197.3* (5.23-2.5 ) -20*0.49*5.233/6-20*7*0.49*0.932/2=275.3KN ·m
则?= Mmax/W=275.3*103/3000=91.8Mpa
91.8 Mpa<0.5[ ?]=105 Mpa( 满足要求)
5. 施工工艺流程及操作要点
5.1 施工工艺流程施工准备→测量定位→安装导架→平整场地→板桩调至插桩点→将钢板桩打设至设计标高
→土方开挖（并做施工监测）→主体结构施工→拔除钢板桩→灌浆回填。
5.2 操作要点
5.2.1 钢板桩施工的一般要求
1、钢板桩沉桩施工先试桩，试桩数量不小于10 根
2、钢板桩放线施工，桩头就位必须正确、垂直、沉桩过程中，随时检测，发现问题，及时得理。
3、钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐，避免不规则的转角，以便标准钢板桩的利用和支撑设置。各周边尺寸尽量符合板桩模数。
4、整个施工期间，在挖土、吊运、扎钢筋、浇筑混凝土等施工作业中，严禁碰撞支撑，禁止任意拆除支撑，禁止在支撑上任意切割、电焊，也不应在支撑上搁置重物。
5.2.2 钢板桩使用前的准备工作
1、钢板桩的检验及处理
1）钢板桩运到工地后，对桩体外观表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端头矩形比、平直度和锁口形状等进行检验。
2）对桩身影响打设的焊接件进行割除（有割孔，断面缺损应补强）。有严重锈蚀，需量测断面实际厚度，予以折减。
3）锁口润滑及防渗措施，对于检查合格的钢板桩，为保证钢板桩在施工过程中能顺利
插拔，并增加钢板桩在使用时防渗性能。每片钢板桩锁口都须均匀涂以混合油，其体积配合比为黄油：干膨润土：干锯沫＝5：5：3。
