鋼板樁支護在深基坑開挖中的應用

古金文

摘要：文章結(jié)合工程某市政路雨水防洪管工程實例，主要就鋼板樁支護在深基坑開挖中的應用概況進行了分析與研究。簡要地闡述了鋼板支護樁的組成結(jié)構(gòu)及形式，從而針對拉森鋼板樁施工技術(shù)要點進行了研究，以供大家參考。

關鍵詞：鋼板樁；深基坑；支護；應用

鋼板樁支護是用一種特制的型鋼板樁，利用打樁機及振動錘將鋼板樁壓人地下構(gòu)成一道連續(xù)的板墻，作為深基坑開挖的臨時擋土、擋水維護結(jié)構(gòu)。鋼板樁結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、強度高、鎖口緊密、水密性好、施工方便、施工速度快等優(yōu)點。近年來隨著經(jīng)濟建設和城市建設的快速發(fā)展，鋼板樁作為維護結(jié)構(gòu)在民用、市政、橋梁、工業(yè)建筑的基礎工程中得到了廣泛應用。結(jié)合工程實際，對鋼板樁在深基坑支護中的應用談一些體會。

一、工程概述

205國道某雨水防洪管工程，在下游出水口段，施工圖紙要求破除原混凝土路面，由于原路面與保留的一座橋梁相接，橋面高出正常河水面十二米，路兩邊是居民區(qū)。土方開挖后，基坑平均深6米，采用拉森型鋼板樁作為支護結(jié)構(gòu)。本工程選用8米長的Ⅳ型拉森式鋼板樁。

二、鋼板支護樁的組成結(jié)構(gòu)及其形式

1.鋼板樁支護簡介

鋼板樁支護是一種施工簡單、投資經(jīng)濟的支護方法。它由鋼板樁、錨拉桿（或內(nèi)支撐錨碇結(jié)構(gòu)、腰梁等）組成。由于鋼板樁本身柔性較大，如支撐或錨拉系統(tǒng)設置不當，其變形會很大。但如果基坑深度過高（如超過7m），則基坑不宜采用鋼板樁支護，除非設置多層支撐或錨拉桿。從實質(zhì)上講，鋼板樁屬懸臂式圍護結(jié)構(gòu)中的板樁式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)有重量輕、強度高，鎖口緊密、施工方便、施工速度快等優(yōu)點。

2.鋼板樁的種類

鋼板樁主要有國產(chǎn)和進口這兩大類。國產(chǎn)鋼板樁主要有鞍Ⅳ和包Ⅳ型的拉森式（u型）兩種類型。國產(chǎn)的鋼板樁的使用條件比較苛刻，較多的應用于不太深的基坑支護。，進口鋼板樁由于其質(zhì)量及造價兩方面具有較大優(yōu)勢，故在實際的建筑工程施工中運用得比較多，日本及美國是生產(chǎn)鋼板樁較多的國家。日本有拉森式z型、直腹板式、H型、組合式等多種類型。美國主要有z型、拉森式、直腹式等種類。另外還生產(chǎn)一些非標準形式的鋼板樁，以滿足不同工程的需要。在工程計算之前按地質(zhì)水文等情況根據(jù)相關工程手冊及工程經(jīng)驗進行鋼板樁型式的初步選擇。

3.鋼板樁支護在建筑工程實踐中的使用特點

在實踐施工過程中，鋼板樁的具體選用根據(jù)本基坑工程的特點，經(jīng)過經(jīng)濟、技術(shù)及工期等綜合比較，最后進行優(yōu)化，從工程造價的整體考慮來得出最優(yōu)化的配選。在大型建筑施工現(xiàn)場，鋼板樁的使用必須要進行諸多方面的考慮。

（1）鋼板樁支護必須遵循相應的力學原理。鋼板樁作為基坑支護結(jié)構(gòu)的一種，它具有強度高，適應性強，結(jié)合緊密、不漏水性好，施工簡便，速度快，對臨時工程可以多次重復使用等特點。而這些優(yōu)良性能的前提是其必須滿足其內(nèi)力的設計要求。鋼板樁支護的內(nèi)力分析主要是計算鋼板樁反彎節(jié)點處的應力，相應的計算要結(jié)合實際施工過程中鋼板樁的最小入土深度，并將其簡化為等直梁來進行簡要的設計校核計算，但必須強調(diào)的一點是，由于土質(zhì)條件的不確定性和多變性，計算過程中所取的入土深度必須保留一定的裕度，必須乘上一個裕度因子，這個系數(shù)一般選取1.1～1.2為最佳。

（2）支護系統(tǒng)本身必須滿足相應的力學原理。支撐系統(tǒng)內(nèi)力計算主要是分析圍檁和桿件（或拉錨）的內(nèi)力，圍檁為受均布荷載作用的連續(xù)梁，采用工程力學和結(jié)構(gòu)力學的相關計算設計準則進行相應的設計計算和校核。

（3）鋼板樁支護系統(tǒng)的穩(wěn)定性必須有保障。在工程實踐中，鋼板樁支護體系的穩(wěn)定性驗算是基坑工程設計計算的重要環(huán)節(jié)，更是整個施工過程安全高效進行的前提條件和最核心的要求。主要包括兩個方面的穩(wěn)定性校核檢驗：系統(tǒng)整體穩(wěn)定性校核和局部抗顛覆穩(wěn)定性校核。系統(tǒng)整體穩(wěn)定性校核一般采用土層的圓弧滑動面計算，它不同于邊坡的滑移面計算，由于受支撐或錨桿的影響，圓心位于坑壁面上方，靠內(nèi)側(cè)附近?？紤]支撐作用時，當考慮支撐作用時，整體的穩(wěn)定性檢驗可以采用簡便的校核手段，因為支撐作用的設計計算已經(jīng)涵蓋了整體的穩(wěn)定性要求。局部抗顛覆穩(wěn)定性校核是用于驗算最下道支撐以下的主動、被動土壓力繞支撐點的轉(zhuǎn)動力矩是否平衡，是否存在安全隱患的主要手段和途徑。

三、拉森鋼板樁施工技術(shù)要點

1.拉森鋼板樁施工流程：

根據(jù)施工圖及高程測設沉樁定位線→根據(jù)定位線控設沉樁導向槽→整修平整施工機械→行走道路→打樁→上支撐→挖土→混凝土施工→填土→拔除鋼板樁。

2.鋼板樁打樁

（1）鋼板樁施工要正確選擇“屏風式”打樁方法、打樁機械和流水段劃分，以便使打設后的板樁墻有足夠的剛度和良好的防水作用，且板樁墻面平直，以滿足基礎施工的要求，對封閉式板樁墻還要求封閉合龍。

（2）此法是從一角開始逐塊插打，每塊鋼板樁自起打到結(jié)束中途不停頓。因此，樁機行走路線短，施工簡便，打設速度快。但是，由于單塊打入，易向一邊傾斜，累計誤差不易糾正，墻面平直度難以控制。

（3）先由測量人員定出鋼板樁圍堰的軸線，可每隔一定距離設置導向樁，導向樁直接使用鋼板樁，然后掛繩線作為導線，打樁時利用導線控制鋼板樁的軸線，在軸向法向要求高的情況下，采用導向架。

（4）單樁逐根連續(xù)施打，注意樁頂高程不宜相差太大。在插打過程中隨時測量監(jiān)控每塊樁的斜度不超過2%，當偏斜過大不能用拉齊方法調(diào)正時，拔起重打。偏差矯正：鋼板樁打入時如出現(xiàn)傾斜和鎖口結(jié)合部有空隙，到最后封閉合龍時有偏差，一般用異形樁（上寬下窄或?qū)挾却笥诨驅(qū)挾刃∮跇藴蕦挾鹊陌鍢叮﹣砑m正。

3.鋼板樁的拔除

（1）基坑回填后拔除鋼板樁，拔樁前應仔細研究拔樁方法順序和拔樁時間，否則，由于拔樁的振動影響以及拔樁帶土過多會引起地面沉降和位移，給已施工的地下結(jié)構(gòu)帶來危害，并影響鄰近原有建筑物、構(gòu)筑物或地下管線的安全。