
在广州白云区的市政建设、地下空间开发及基坑支护工程中,软土地基广泛存在,尤其在河涌周边、低洼地带及填土区域,地基承载力较低、压缩性高、含水量大,给施工带来了较大挑战。拉森钢板桩作为一种常见的基坑围护结构形式,因其施工便捷、止水性能好、可重复利用等优点被广泛应用。然而,在软土地基中施打拉森钢板桩时,不可避免地会产生挤土效应,即钢板桩打入过程中对周围土体产生挤压,导致土体侧向位移、地表隆起、邻近建筑物或管线变形甚至破坏等问题。因此,如何有效处理软土地基中的拉森钢板桩施工挤土效应,成为保障工程安全与周边环境稳定的关键技术环节。
首先,应从地质勘察与设计优化入手。在施工前,必须进行详尽的地质勘探,明确软土层的厚度、物理力学参数(如孔隙比、压缩模量、抗剪强度等)以及地下水位情况。根据勘察结果合理选择钢板桩型号(如常用U型拉森桩SP-IV或SP-III),并优化桩长、入土深度及支撑布置方案。例如,在深厚软土层中,适当增加钢板桩的嵌固深度,可提高整体稳定性,同时减少因被动区土体受压而引发的过大侧向位移。
其次,采用合理的施工工艺是控制挤土效应的核心措施。传统的自由落锤或振动锤沉桩方式在软土中易引发显著挤土现象。为此,可优先选用静压植桩机(如日本生产的“旋转钻机辅助静压法”),通过先钻孔后压桩的方式,显著降低对周围土体的扰动。该方法在钻孔过程中预先释放部分土压力,随后将钢板桩缓慢压入,极大减少了挤土效应带来的地表抬升和水平位移。此外,对于必须使用振动沉桩的情况,应控制振动频率和振幅,采取“跳打”或“分段间隔施打”的方式,避免连续密集沉桩造成应力集中。
第三,设置有效的排水与减压系统也至关重要。软土具有高含水性和低渗透性,挤土过程中孔隙水压力迅速升高,若不能及时消散,将加剧土体变形。因此,可在钢板桩外侧布设轻型井点降水系统或塑料排水板,提前进行预降水或加速固结,降低土体含水量和孔隙水压力。同时,在施工过程中实时监测孔隙水压力变化,动态调整降水节奏,确保土体处于相对稳定状态。
第四,加强信息化施工与监测预警是保障周边环境安全的重要手段。在钢板桩施工期间,应在基坑周边布设地表沉降观测点、深层水平位移测斜管、邻近建筑物倾斜监测点以及地下管线位移传感器。通过自动化监测系统实时采集数据,一旦发现位移速率超过预警值(如地表沉降速率>3mm/d或累计位移>20mm),立即暂停施工并分析原因,必要时采取回灌、加固或调整施工顺序等应急措施。特别是在临近既有建筑、地铁隧道或重要管线的区域,更应实施“微扰动”施工策略,严格控制单日沉桩数量和节奏。
第五,采取辅助减挤措施也能有效缓解挤土影响。例如,在钢板桩施打前沿设计轴线预埋应力释放孔(直径100~200mm,深度略小于桩长),孔内可填充砂石或套入PVC管,用以吸收部分挤压力,引导土体应力向深部转移。另一种方法是设置隔离桩墙,在钢板桩与保护对象之间施工一排较小直径的搅拌桩或钢管桩,形成刚性屏障,阻断侧向土压力传播路径。
最后,施工完成后仍需持续关注土体的后期固结变形。软土在卸荷与再加载过程中可能发生主固结和次固结沉降,因此应在基坑开挖及回填阶段继续监测,并结合实际变形情况适时调整支护结构的拆撑顺序,防止因应力重分布引发二次破坏。
综上所述,在广州白云区软土地基中进行拉森钢板桩施工时,挤土效应的控制需贯穿于勘察、设计、施工与监测全过程。通过优化设计方案、采用先进工法、配套排水减压、强化实时监控及实施减挤措施,能够有效降低施工对周边环境的影响,确保工程安全顺利推进。随着城市地下空间开发的不断深入,此类技术经验的积累与推广,将为类似地质条件下的基坑工程提供有力支撑。
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