钢板桩支护在深基坑开挖中的应用

古金文

摘要：文章结合工程某市政路雨水防洪管工程实例，主要就钢板桩支护在深基坑开挖中的应用概况进行了分析与研究。简要地阐述了钢板支护桩的组成结构及形式，从而针对拉森钢板桩施工技术要点进行了研究，以供大家参考。

关键词：钢板桩；深基坑；支护；应用

钢板桩支护是用一种特制的型钢板桩，利用打桩机及振动锤将钢板桩压人地下构成一道连续的板墙，作为深基坑开挖的临时挡土、挡水维护结构。钢板桩结构具有质量轻、强度高、锁口紧密、水密性好、施工方便、施工速度快等优点。近年来随着经济建设和城市建设的快速发展，钢板桩作为维护结构在民用、市政、桥梁、工业建筑的基础工程中得到了广泛应用。结合工程实际，对钢板桩在深基坑支护中的应用谈一些体会。

一、工程概述

205国道某雨水防洪管工程，在下游出水口段，施工图纸要求破除原混凝土路面，由于原路面与保留的一座桥梁相接，桥面高出正常河水面十二米，路两边是居民区。土方开挖后，基坑平均深6米，采用拉森型钢板桩作为支护结构。本工程选用8米长的Ⅳ型拉森式钢板桩。

二、钢板支护桩的组成结构及其形式

1.钢板桩支护简介

钢板桩支护是一种施工简单、投资经济的支护方法。它由钢板桩、锚拉杆（或内支撑锚碇结构、腰梁等）组成。由于钢板桩本身柔性较大，如支撑或锚拉系统设置不当，其变形会很大。但如果基坑深度过高（如超过7m），则基坑不宜采用钢板桩支护，除非设置多层支撑或锚拉杆。从实质上讲，钢板桩属悬臂式围护结构中的板樁式结构，该结构有重量轻、强度高，锁口紧密、施工方便、施工速度快等优点。

2.钢板桩的种类

钢板桩主要有国产和进口这两大类。国产钢板桩主要有鞍Ⅳ和包Ⅳ型的拉森式（u型）两种类型。国产的钢板桩的使用条件比较苛刻，较多的应用于不太深的基坑支护。，进口钢板桩由于其质量及造价两方面具有较大优势，故在实际的建筑工程施工中运用得比较多，日本及美国是生产钢板桩较多的国家。日本有拉森式z型、直腹板式、H型、组合式等多种类型。美国主要有z型、拉森式、直腹式等种类。另外还生产一些非标准形式的钢板桩，以满足不同工程的需要。在工程计算之前按地质水文等情况根据相关工程手册及工程经验进行钢板桩型式的初步选择。

3.钢板桩支护在建筑工程实践中的使用特点

在实践施工过程中，钢板桩的具体选用根据本基坑工程的特点，经过经济、技术及工期等综合比较，最后进行优化，从工程造价的整体考虑来得出最优化的配选。在大型建筑施工现场，钢板桩的使用必须要进行诸多方面的考虑。

（1）钢板桩支护必须遵循相应的力学原理。钢板桩作为基坑支护结构的一种，它具有强度高，适应性强，结合紧密、不漏水性好，施工简便，速度快，对临时工程可以多次重复使用等特点。而这些优良性能的前提是其必须满足其内力的设计要求。钢板桩支护的内力分析主要是计算钢板桩反弯节点处的应力，相应的计算要结合实际施工过程中钢板桩的最小入土深度，并将其简化为等直梁来进行简要的设计校核计算，但必须强调的一点是，由于土质条件的不确定性和多变性，计算过程中所取的入土深度必须保留一定的裕度，必须乘上一个裕度因子，这个系数一般选取1.1～1.2为最佳。

（2）支护系统本身必须满足相应的力学原理。支撑系统内力计算主要是分析围檩和杆件（或拉锚）的内力，围檩为受均布荷载作用的连续梁，采用工程力学和结构力学的相关计算设计准则进行相应的设计计算和校核。

（3）钢板桩支护系统的稳定性必须有保障。在工程实践中，钢板桩支护体系的稳定性验算是基坑工程设计计算的重要环节，更是整个施工过程安全高效进行的前提条件和最核心的要求。主要包括两个方面的稳定性校核检验：系统整体稳定性校核和局部抗颠覆稳定性校核。系统整体稳定性校核一般采用土层的圆弧滑动面计算，它不同于边坡的滑移面计算，由于受支撑或锚杆的影响，圆心位于坑壁面上方，靠内侧附近。考虑支撑作用时，当考虑支撑作用时，整体的稳定性检验可以采用简便的校核手段，因为支撑作用的设计计算已经涵盖了整体的稳定性要求。局部抗颠覆稳定性校核是用于验算最下道支撑以下的主动、被动土压力绕支撑点的转动力矩是否平衡，是否存在安全隐患的主要手段和途径。

三、拉森钢板桩施工技术要点

1.拉森钢板桩施工流程：

根据施工图及高程测设沉桩定位线→根据定位线控设沉桩导向槽→整修平整施工机械→行走道路→打桩→上支撑→挖土→混凝土施工→填土→拔除钢板桩。

2.钢板桩打桩

（1）钢板桩施工要正确选择“屏风式”打桩方法、打桩机械和流水段划分，以便使打设后的板桩墙有足够的刚度和良好的防水作用，且板桩墙面平直，以满足基础施工的要求，对封闭式板桩墙还要求封闭合龙。

（2）此法是从一角开始逐块插打，每块钢板桩自起打到结束中途不停顿。因此，桩机行走路线短，施工简便，打设速度快。但是，由于单块打入，易向一边倾斜，累计误差不易纠正，墙面平直度难以控制。

（3）先由测量人员定出钢板桩围堰的轴线，可每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，然后挂绳线作为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线，在轴向法向要求高的情况下，采用导向架。

（4）单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大。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。偏差矫正：钢板桩打入时如出现倾斜和锁口结合部有空隙，到最后封闭合龙时有偏差，一般用异形桩（上宽下窄或宽度大于或宽度小于标准宽度的板桩）来纠正。

3.钢板桩的拔除

（1）基坑回填后拔除钢板桩，拔桩前应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间，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，给已施工的地下结构带来危害，并影响邻近原有建筑物、构筑物或地下管线的安全。