浅谈钢板桩在基槽工程中的运用

吕超 黄伟 张卫华

摘要：随着城市建设进程的不断推进，钢板桩在我国建筑工程的基础工程中已经有较为广泛的应用。本文通过工程实例，介绍钢板桩在深基槽支护施工过程中的注意事项、监测和拔桩的技术要求，使人们对钢板桩在深基槽工程中的运用有更深的认识。

关键词：深基槽 钢板桩 运用

Abstract: with the development of the urban construction process, steel sheet pile in construction engineering foundation engineering have a wide range of applications. This article through engineering examples, this paper describes steel sheet pile in deep groove in the process of construction, supporting the points for attention and the monitoring and technical requirements of the tension piles, that people in deep groove steel sheet pile, the application of engineering a deeper understanding.

Keywords: deep base slot steel sheet pile use

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

随着城市建设进程的不断推进，建筑工程的深基槽工程越来越多，施工难度也越来越大，其埋置深度甚至可达20m～30m，原有的深基槽开挖方式已不能满足城市建设的需要。钢板桩是带锁口的热轧型钢，靠锁口互相咬合而形成封闭的钢板桩墙，可用于挡水或挡土工程。其形状有U字形、一字型、T字形、Z字形和H形。其中U形钢板桩的抗弯模量大、刚度好，可插入深度在20m左右。钢板桩由于其强度大，接合紧密，止水性能好，可以重复利用，施工方便，进度快等优点[1]，近年来在我国建筑工程的基础工程中已经有较为广泛的应用。

本文通过工程实例，介绍钢板桩在深基槽支护施工过程中的运用和施工时的注意事项。

1工程实例

三河热电厂输热管网一期主干线工程，管线由三河热电厂出口，穿过三河燕郊开发区至北京通州北运河东岸。主要供热区为通州区，输热主干线管线总长20公里，管径DN1400。在通州新城建设配热支干线，总长为13公里，管径为DN1200-DN600。其中燕高路地处燕郊经济开发区主干道，该道路宽约16m, 基槽开挖宽度为9.8m，深度平均为11m。

本工程选用U形钢板桩进行施工，采用的钢板桩为小锁口，有很好的止水能力。考虑本工程的地质情况，水平支顶沿沟槽纵向间隔5m一道，放置在牛腿上，当局部基坑深度超过10m时，加设两道水平支撑，具体见图1和图2所示。

图1 钢板桩支护平面图 图2 钢板桩支护剖面图

2钢板桩打入注意事项

1）由于钢板桩是重复利用的一种桩，进场前需要检查整理，桩打入前将桩尖处的凹槽抵扣封闭，避免泥土挤入，锁口宜涂黄油或其他油脂，对锁口变形、锈蚀严重的钢板桩，整修矫正。

2）打桩机履带吊停在离桩点就近的基坑内，侧向施工，便于测量人员观察。挂上震动锤，升高，理顺油管及电缆。

3）试开打桩锤30秒左右，停止振动，利用锤惯性打桩至坚实土层，开动振动锤打桩下沉，控制打桩锤下降的速度，尽可能的使桩保持竖直，以便锁口能顺利咬合，提高止水能力。

4）锤下降，开液压口，拉一根桩至打桩锤下，锁口抹上润滑油，起锤。钢板桩吊直下降，使桩至夹口中，开动液压机，加紧装。

5)导向桩打好之后。以H型钢焊接牢固，确保导向桩不晃动，以便打桩时提高精确度。钢板桩起吊后人力将桩插口入锁，动作缓慢，防止损坏锁口，插入后可稍松吊绳，使桩凭自重滑入。封口时，精确计算异性钢板桩的尺寸，确保止水质量。

6）板桩至设计高度前40cm时，停止振动，振动锤因惯性继续转动一定时间，打桩至设计标高。

7）第一步土方挖至支撑标高处，每隔5m焊接一个牛腿支架，牛腿支架必修在同一标高，焊接完毕后再安装I40a工字钢。再次开挖前必须检查牛腿支架和工字钢的稳定性。内撑系统采用型钢制作组成的框架结构，共设置1层，位于钢板桩顶下-0.5m处（可适当调节上下尺寸）。两侧护坡采用H350水平支顶，水平间距为5m，水平支撑随第二步土方开挖基底深度后设置。小室区域根据设计图纸的标高调整水平支撑位置，保证不与结构部位冲突。土方开挖完成后，在基坑内设置明沟，采用水泵抽水进行降水施工。

8）基槽排水，控制地下水，视具体施工面积、施工部位设置排水沟排水井，定时水泵抽水、排水。

通过对各项施工步骤的严格把关，保证钢板桩垂直打入，垂直偏差控制在规定范围内。锁口咬合密实，保证了钢板桩止水性能良好。

3基槽监测

在开挖基槽时为了确保基槽及周边建筑安全与稳定，施工单位必须根据本工程基槽的特点，通过对基槽坡顶水平位移监测、基槽内水位监测，确保基槽及周边构筑物、管线的安全。

3.1监测方法

1）水平位移观测采用经纬仪进行坡顶位移。在基坑开挖前在坡顶槽边上布置位移观测点，并做好前后视，要求前后视点位于变形影响不到的位置并通视良好。水位变化采用闲置渗井（未下泵抽水的降水井）进行观测，测量地下水水位。水位采用测绳或水位计进行观测，并做好观测记录。

2）基坑开挖前设置测点和预埋测试原件，土方开挖之前监测2次，用其平均值作为初始值。监测在基坑开挖或降水当日实施，基坑开挖过程中每挖一步土监测一次，基坑开挖结束后每7-15天监测一次，在出现可能促使变形加快的情况或监测数据异常时加密观测次数,并及时停止基坑内作业，分析原因，采取加固措施，确保边坡及建筑物的安全。基坑监测应持续进行到土方回填至与结构顶标高一致时为止。基坑开挖监测过程中，根据设计要求提交阶段性监测报告，工程结束时提交完整的监测报告[2]。

3.2基坑异常情况的处理

基坑开挖施工过程中，由于破坏了土层中的原有的应力平衡，坡面肯定会发生变形，直到达到新的平衡。为此当基坑开挖深度超过2米后，即在坡顶上口外翻的混凝土面上用经纬仪设置观测点，对坡面的位移进行观测。同时在整个施工过程中对地面和周围墙面等注意进行观察。最大坡面变形量不超过3‰＝24mm[3]。

1)事故描述

2010年8月29日下午，三河热电厂输热管网一期主干线工程燕高路段基槽发生坍塌，事故造成基槽东侧废旧的雨水管断裂，沉积的雨水渗入基槽，同时造成东侧2根钢板桩发生严重变形，多根通信电缆断裂。坍塌面积约为30㎡，事故造成经济损失上万元，工期延误3天，所幸未造成人员伤亡。该事故是本工程最严重的一次基槽坍塌事故。

2）事故原因分析

从地质情况看，工程所处地质情况复杂，地层多为粉土、粉质粘土、粘质粉土和砂质粉土，土体自稳性较差。

从钢板桩施工情况看，由于事故所处地下存在废旧的雨水管，在钢板桩施工过程中2根桩未达到设计要求的埋置深度。

3）处理方法及成效

基槽监测时应注意周边现场管线情况，杜绝管道水渗漏，边坡安全的最大隐患是水，为此施工过程中对少量地下滞水，一定要将其引出。同时对地表水亦应做好排水工作，不能使其渗入，特别是在基坑周围不得有渗水井的存在。若发现基坑四周有地下管线跑漏水的现象时，一定要将其处理妥当。基坑四周坡顶施工场地应进行硬化处理，以保证施工机械以均布荷载的形式作用于基坑坡面，保证基槽的正常开挖和基槽内的施工。

4拔桩注意事项

基槽在完成回填后进行钢板桩的拔除施工，以便重复使用。拔除钢板桩前，应仔细研究拔桩方法顺序、拔桩时间和土孔处理。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险，并影响临近原有建筑物、构筑物或地下管线的安全。因此在拔桩的设法减少带土是十分重要。

拔桩时应注意以下事项：

1）钢板桩拔除采用振动锤，利用振动锤产生的强迫振动，扰动土质，破除钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加其调离的作用将桩拔除。作业前对每个板桩的打入情况，作详细调查，以此判断拔桩的难易程度。在内支撑全部拆完之后，进行钢板桩的拔除，在拔桩时，采用振动锤进行拔除，拔一根清理一根，并及时运走，以保证场地的清洁。

2）为防止将临近的桩同时拔出，宜先依次割除钢板桩的支撑，然后在拔钢板桩。

3）拔桩时，可先用振动锤将桩锁口振活以减少土的粘附，然后边振边拔。对较难拔除的钢板桩可先用柴油锤将桩振下100-300mm，在与振动锤交替振打拔除。

4）振出的钢板桩及时吊出，起吊点必须在桩长1/3以上部位。

5）拔除的钢板桩应及时清理泥砂，涂以油脂。变形较大的应及时调直，完整的钢板桩要及时运出工地，堆放在平整的场地上。

6）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。

7）在地下管线附近拔桩时，必须对地下管线进行保护，机械不得在上面作业。

8）拔桩产生的桩孔可用振动法、挤实法和填入法及时回填，以减少对邻近建筑物的影响。

5结束语

本文通过介绍钢板桩施工的注意事项和基槽监测技术，证明了钢板桩已成为基坑、基槽施工中常见的且十分重要的临时设施，相比放坡、土钉墙、钻孔桩等施工工艺，具有对周围环境扰动小，工艺简便，工期较短，材料重复利用率高、工程造价低的特点，在整工程中节约了造价及时间成本，取得了较好的社会效益和经济效益，笔者相信钢板桩在我国城市建设中将得到更为广泛的运用，希望钢板桩支护的研究和探索将一直持续下去。

参考文献：

[1]张涛 付绍南,钢板桩技术在长江堤防加固工程中的运用[J],探矿工程，2002年1期

[2]谢春萍，钢板桩钢支护结构在深基坑工程中的应用[J]，皖西学院学报，2004年05期

[3]DB11/489-2007，地基与基础工程施工及验收规范[S]

[4]成凤兰.浅谈深基坑的支护[J].山西建筑,2008,34(33).

[5]王曙光.深基坑支护处理经验录[M].北京:机械工业出版社,2005.

[6]基坑工程手册[S].北京:中国建筑工业出版社,2005.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。