乌沙河污水管道深基坑开挖钢板桩支护施工方案

第一章 工程概况

一、工程概述

本项目为乌沙河截污污水管道，污水管道布置在河道两侧，管道总长各

约7.5公里，沿线设计管为DN400-DN1500，设计坡度2‰；管道埋深约为2.5～

9.5米，下游个别深度达到10米。

样板段深基坑开挖区域为K12+150-K12+780段污水管道，长度630米。

据钻探资料，揭露的地层岩性有：杂填土、淤泥、粉质粘土、淤泥质粘土、

细砂、粗砂、碎石、全风化千枚岩、强风化千枚岩。杂填土属上层滞水，水

量不大，受季节影响大；粉质粘土、淤泥、粉质粘土属微透水层、为相对隔

水层，透水性差；细粗砂等属强透水层，为主要含水量，水量丰富。为了给

基坑开挖提供良好干燥的施工坏境，保证施工机械和工作人员的顺利作业，

提高土体固结强度，稳定边坡、减缓基坑变形，我部决定对该段深基坑采用

拉森钢板桩进行支护。

第二章 支护、支撑系统的结构设计

一、支护、支撑结构选型

根据岩土工程勘察报告，本工程基坑开挖深度范围的土层主要为杂填土、

淤泥、粉质粘土、淤泥质粘土、细砂、粗砂、碎石、全风化千枚岩、强风化

千枚岩，地质条件差，同时管道基坑深度较大。本工程根据基坑开挖深度，

采用拉森钢板桩支护方式。

（一）管道基坑支护形式

1、管道基坑支护方式

K12+600-K0+780段，采用9米长III型拉森钢板桩加二道内支撑进行

基坑支护，钢板桩之间采用HW250*250*11*11围檩进行连接，直径DN300*10

的钢管进行内支撑。第一道支撑距地面1000㎜，第二道支撑距第一道支撑2000

㎜。

管道基坑支护方式示意图

二、本工程投入的拉森钢板桩的参数

本工程投入的拉森钢板桩采用III型拉森钢板桩，宽400mm，高170mm，

厚15.5mm，理论重量68 Kg/m，要求拉森钢板桩无穿孔，修边调直后方可使

用。

拉森钢板桩之间用HW250*250*11*11围檩进行连接，围檩与每根拉森钢

板桩之间空隙需打入木楔抵紧。转角需设置专用构件，采用φ300×10钢管进

行内支撑，内支撑水平间距为4.0m，管道安装需调整对撑间距并及时回顶。

三、基坑监测要求

1、监测内容

（1）基坑周边沉降及位移监测

监测点和控制点均采用钢筋水泥制作，设置稳固。

采用或全站仪观测水平位移，采用精密水准仪观测垂直位移。

基坑开挖期间每开挖一层观测2次或每天观测2次，时间为上午开工前，

下午收工后。

（2）土体侧向变形监测

沿基坑周边每20m布设一个测斜孔，测斜孔采用专用PVC管，管内正交

的两组导向槽，埋入深度以进入弱风化岩为宜。测斜孔埋置时角保其中一组

导向槽垂直于基坑边线，测斜孔与钻孔壁间的空隙密实填砂并用水泥密封。

基坑开挖过程中每开挖支护一层观测一次。

第三章 总体施工安排

本基坑工程主管道线长约11km，分段施工。管沟支护采用9 m长III型

拉森钢板桩支护，拟安排三个井位为一个作业面，平行组织流水作业。拉森

钢板桩支护段打拔拉森桩采用振动打桩机/锤，每个作业面1台，挖掘机2台

(1台超长臂挖掘机)。

拉森钢板桩支护段拟采用20T吊车垫钢板下管，吊车和人工配合管道对

正，采用外拉法用两台15T手拉倒链平行对管子进行接口。

第四章 基坑支护施工工艺及施工程序

一、钢板桩支护施工工艺及施工程序

钢板桩采用III型拉森钢板桩，钢板桩之间采用HW250*250*11*11围檩

进行连接，围檩与每根钢板桩之间空隙须打入木楔抵紧，转角必须设置专用

构件。采用直径φ300×10的钢管进行内支撑，管道安装须调整对撑间距并及

时回顶。吊装好管道后且回填砂密实度达到90%以上后方可拆除管道上方的钢

支撑，以此为准，每3个井位为一个作业段。

1、钢板桩施工的一般要求

（1）板桩的设置位置要符合设计要求，便于基础施工，即在基础最突出

的边缘外留有施工作业面。

（2）基坑护壁板桩的平面布置形状应尽量平直整齐，避免不规则的转角，

以便标准板桩的利用和支撑设置，各周边尺寸尽量符合板桩模数。

（3）整个基础施工期间，在挖土、吊运、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。

2、板桩施工的顺序

板桩准备→围檩支架安装→板桩打设→偏差纠正→拔桩。

3、板桩的检验、吊装、堆放

（1）板桩的检验

对板桩，一般有材质检验和外观检验，以便对不合要求的板桩进行矫正，

以减少打桩过程中的困难。

外观检验：包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端头矩形比、平

直度和锁口形状等项内容。

（2）板桩吊运

装卸板桩宜采用两点吊。吊运时，每次起吊的板桩根数不宜过多，注意

保护锁口免受损伤。吊运方式有成捆起吊和单根起吊。成捆起吊通常采用钢

索捆扎，而单根吊运常用专用的吊具。

（3）板桩堆放：板桩堆放的地点，要选择在不会因压重而发生较大沉陷

变形的平坦而坚固的场地上，并便于运往打桩施工现场。堆放时应注意：

① 堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便；

② 板桩要按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；

③ 板桩应分层堆放，每层堆放数量一般不超过5 根，各层间要垫枕木，

垫木间距。

一般为3-4 米，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜

超过2 米。

4、导架的安装

在板桩施工中，为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入

精度，防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，一般都需要设置一定刚度

的、坚固的导架，亦称“施工围檩”。

导架采用单层双面形式，通常由导梁和围檩桩等组成，围檩桩的间距一

般为2.5～3.5米，双面围檩之间的间距不宜过大，一般略比板桩墙厚度大8～

15mm。

安装导架时应注意以下几点：

（1）采用全站仪和水平仪控制和调整导梁的位置。

（2）导梁的高度要适宜，要有利于控制板桩的施工高度和提高施工工效。

（3）导梁不能随着板桩的打设而产生下沉和变形。

（4）导梁的位置应尽量垂直，并不能与板桩碰撞。

5、板桩施打

（1）板桩用吊机带振锤施打，施打前一定要熟悉地下管线、构筑物的情

况，认真放出准确的支护桩中线。

（2）打桩前，对板桩逐根检查，剔除连接锁口锈蚀、变形严重的普通板

桩，不合格者待修整后才可使用。

（3）打桩前，在板桩的锁口内涂油脂，以方便打入拔出。

（4）在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过2%，当偏斜过大不

能用拉齐方法调正时，拔起重打。

（5）板桩施打采用屏风式打入法施工。屏风式打入法不易使板桩发生屈

曲、扭转、倾斜和墙面凹凸，打入精度高，易于实现封闭合拢。施工时，将

10～20 根板桩成排插入导架内，使它呈屏风状，然后再施打。通常将屏风墙

两端的一组板桩打至设计标高或一定深度，并严格控制垂直度，用电焊固定

在围檩上，然后在中间按顺序分1/3 或1/2板桩高度打入。

屏风式打入法的施工顺序有正向顺序、逆向顺序、往复顺序、中分顺序、

中和顺序和复合顺序。施打顺序对板桩垂直度、位移、轴线方向的伸缩、板

桩墙的凹凸及打桩效率有直接影响。因此，施打顺序是板桩施工工艺的关键

之一。其选择原则是：当屏风墙两端已打设的板桩呈逆向倾斜时，应采用正

向顺序施打；反之，用逆向顺序施打；当屏风墙两端板桩保持垂直状况时，

可采用往复顺序施打；当板桩墙长度很长时，可用复合顺序施打。

（6）密扣且保证开挖后入土不小于2 米，保证板桩顺利合拢；特别是工

作井的四个角要使用转角板桩，若没有此类板桩，则用旧轮胎或烂布塞缝等

辅助措施密封。

（7）打入桩后，及时进行桩体的闭水性检查，对漏水处进行焊接修补，

每天派专人进行检查桩体。

6、板桩的拔除

基坑回填后，要拔除板桩，以便重复使用。拔除板桩前，应仔细研究拔

桩方法、顺序和拔桩时间及土孔处理。否则，由于拔桩的振动影响，以及拔

桩带土过多会引起地面沉降和位移，会给已施工的地下结构带来危害，并影

响临近原有建筑物、构筑物或底下管线的安全。

（1）拔桩方法

本工程拔桩采用振动锤拔桩：利用振动锤产生的强迫振动，扰动土质，

破坏板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将桩拔除。

（2）拔桩时应注意事项

① 拔桩起点和顺序：对封闭式板桩墙，拔桩起点应离开角桩5 根以上。

可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。拔桩的顺序

最好与打桩时相反。

② 振打与振拔：拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附，

然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100～300mm，再与

振动锤交替振打、振拔。

③ 起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷，起吊力一般略小于减振器弹簧

的压缩极限。

④ 供振动锤使用的电源为振动锤本身额定功率的1.2-2.0 倍。

⑤ 对引拔阻力较大的板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，振

动锤连续不超过1.5h。

7、板桩土孔处理

对拔桩后留下的桩孔，必须及时回填处理。回填的方法采用填入法，填

入法所用材料为砂。

二、槽钢支护的施工工艺及施工程序

槽钢支护根据本工程场地地质情况特点，本工程槽钢主要作用是为了

防止基坑塌方，管道基槽采用[25a槽钢、钢板支护，桩长9m，基槽开挖前围

护桩入土深度3m，基槽在开挖前要和设计图中的水位进行比较，如果水位高

于井底，则设沙管井进行降水作业，沙管井深度应大于井底10m以上，安排

一口沙管井降水。施工时采用钢板桩围护法施工。

3.槽钢及围护施工

槽钢打设前先在距基槽边沿外侧1m位置测放施工位置，保证基槽施工空

间。

（1）材料选择。采用[25a槽钢和-10厚钢板。

（2）槽钢、钢板检验

由于本工程的槽钢、钢板用于基槽的临时支护和止水，故不需进行材质

检验而只对其做外观检验，以便对不符合形状要求的槽钢进行矫正，以减少

打桩过程中的困难。

外观检验包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、端头矩形比、平直度和锁

口形状等内容。检查中要注意：①、对打入槽钢有影响的焊接件应予以割除；

②、有割孔、断面缺损的应予以补强；③、若槽钢有严重锈蚀，应测量其实

际断面厚度，以便决定在计算中是否需要折减。原则上要对全部槽钢进行外

观检查，对不符合要求的槽钢需进行矫正。

5、槽钢吊运及堆放

装卸槽钢宜采用两点吊。吊运时，每次起吊的槽钢根数不宜过多，并应

注意保护锁口免受损伤。吊运方式有成捆起吊和单捆起吊、钢筋捆扎、专人

指挥。槽钢堆放的顺序、位置、方向和平面布置应考虑到以后的施工方便，

并按型号、规格、长度施工部位分别堆放，堆放的高度不宜超过2m。

7、操作方法

(1)、基线确定：施工员的在基槽边龙门架上定出轴线，留出以后施工需

要的工作面，确定槽钢施工位置。

(2)、定桩位。按顺序标明槽钢的具体桩位，洒灰线标明。

(3)、打槽钢桩。采用单独打入法，即吊升第一支槽钢，准确对准桩位，

振动打入土中，使桩端透过砂层进入粘土层。吊第二支槽钢，振动打入土中，

如此重复操作，直至基槽二侧槽钢桩打设完成。

(4)、围檩、支撑

为加强槽钢墙的整体刚度，沿槽钢墙全长设置围檩，围檩用槽钢组成，

通过拉杆固定。在二道槽钢墙上另用槽钢做支撑，在支撑上另用槽钢或角钢

做角撑。槽钢之间用木板填塞。如右图所示。

钢板挡土墙钢板桩槽钢围棱 槽钢支撑 槽钢角撑槽钢围棱 钢板桩钢板挡土墙

(5)、回填

基槽围护完成后，尽快安装排水管，为了不将铁路基础的稳固性破坏，

防止拔取槽钢时引起塌方，因此管道安装完毕后，不进行槽钢拔取就立即进

行回填处理，回填一般用挤密法或填入法，所用材料为中砂和道渣。

第五章 基坑开挖及排水

一、基坑开挖

由于管槽开挖的土方量不大，每延米开挖出土量平均约18m3，每个作业

段用二台挖掘机开挖与人工配合清底的方式，挖土要遵循“纵向分段、竖向

分层先支后挖”的原则进行。

（一）拉森钢板桩支护管沟开挖

基坑深度H<6000㎜，采用9米长III型拉森钢板桩加二道内支撑进行基

坑支护，第一道支撑距地面1000㎜，第二道支撑在挖至基底后安装。

（1）基坑开挖配备二台挖掘机，采取分层分段对称进行，在开挖过程中

掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时”五个要点，遵循“竖向分层、纵

向分段、先支后挖”的施工原则。

（2）在基坑开挖过程中先掏槽安装-500mm（或-1000 mm）处钢围檩、架

设钢支撑，以尽早对围护结构进行支撑。自卸汽车运输，基底以上30cm采用

人工突击开挖，严格控制最后一次开挖，严禁超挖。

（3）分段开挖两端设截流沟和排水沟，渗水及雨水及时泵抽排走。雨季

备足排水设备，做好预警工作，确保基坑安全。

（4）开挖过程中，按既定的监测方案对基坑及周围环境进行监测，以反

馈信息指导施工。