利用大型鋼板樁加固松軟地基的標(biāo)準(zhǔn)化工法研究

【摘要】松軟地基是土木工程中常見的問題之一，如果不加固，將會(huì)對(duì)工程的安全穩(wěn)定造成嚴(yán)重影響。大型鋼板樁作為加固松軟地基的一種有效技術(shù)，在工程實(shí)踐中得到了廣泛應(yīng)用。本文介紹了松軟地基加固技術(shù)的分類和比較，探討了大型鋼板樁加固松軟地基的原理和設(shè)計(jì)方法，分析了工程應(yīng)用實(shí)例，并提出了工法的優(yōu)化和改進(jìn)方案。本文旨在為工程實(shí)踐提供參考和指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】大型鋼板樁；松軟地基；加固技術(shù)；設(shè)計(jì)方法

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.06.037

Study on Standardized Construction Method of Strengthening Soft Foundation with Large Steel Sheet Pile

LIU Gaojie

（Chengdu Hydropower Construction Project of

China Water Resources and Hydropower Seventh Engineering Bureau， Chengdu 611130， China）

Abstract： Soft foundation is one of the common problems in civil engineering. If it is not reinforced， it will have a serious impact on the safety and stability of the project. As an effective technology for strengthening soft foundation， large steel sheet pile has been widely used in engineering practice. This paper introduces the classification and comparison of soft foundation reinforcement technology， discusses the principle and design method of large steel sheet pile strengthening soft foundation， analyzes the engineering application examples， and puts forward the optimization and improvement scheme of construction method. This paper aims to provide reference and guidance for engineering practice.

Key words： large steel sheet pile； soft foundation； reinforcement technology； design method

物理加固通常是通過增加可以提高地基承載力的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，主要包括樁、梁、板等。其中，樁是在土中嵌入深度較大的鋼筋混凝土柱，以增加地基承載力和穩(wěn)定性；梁是將混凝土梁置于地基上，通過沉箱法或挖槽法將其固定在地基中；板則是將混凝土板鋪設(shè)在地基表面或深入地下，以分散地基上荷載，增加地基承載力和穩(wěn)定性。

化學(xué)加固主要是通過注漿、灌漿等方法來提高地基的承載力。注漿法是在地基內(nèi)注入特定材料，填充地基孔隙，增加地基的密實(shí)度和強(qiáng)度，提高地基的承載力。而灌漿法則是將特定材料灌入地基內(nèi)，與地基土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成高強(qiáng)度的固化體，從而提高地基的承載力。

土工加固主要包括排水、加固土層、地下挖掘等方法，通過改善地基土的物理性質(zhì)來增加地基的承載力。其中，排水是通過排除地下水，減少地基土的水分含量，提高地基土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。加固土層是通過在地基上加設(shè)一層新的強(qiáng)度較高的土層，以提高地基承載力和穩(wěn)定性。地下挖掘則是將部分地基土體挖掘出來，形成地下空腔，減輕地基土體壓力，提高地基承載力和穩(wěn)定性。

2.1大型鋼板樁加固松軟地基的原理和適用性

大型鋼板樁加固松軟地基的適用范圍主要包括以下幾個(gè)方面。

1）松軟地基加固：松軟地基是指土層的壓縮性和強(qiáng)度較差，容易引起地面沉降和結(jié)構(gòu)變形，影響工程的使用壽命和安全性。通過大型鋼板樁加固，可以使松軟地基在外力作用下受到強(qiáng)有力的支撐和約束，增加地基的承載能力和穩(wěn)定性。

2）海灘、河床等場(chǎng)地加固：海灘、河床等場(chǎng)地地基松散，容易發(fā)生泥石流、滑坡等自然災(zāi)害，嚴(yán)重影響基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和社會(huì)發(fā)展。通過大型鋼板樁加固，可以使地基在外力作用下受到強(qiáng)有力的約束，增加場(chǎng)地的穩(wěn)定性和安全性。

3）復(fù)雜地質(zhì)條件下的基礎(chǔ)加固：復(fù)雜地質(zhì)條件下的基礎(chǔ)加固難度大，常規(guī)加固方法效果不佳，而大型鋼板樁可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行精確的設(shè)計(jì)和施工，能夠克服地質(zhì)條件復(fù)雜的限制，使加固效果更加顯著。

2.2大型鋼板樁加固松軟地基的設(shè)計(jì)方法和參數(shù)選擇

大型鋼板樁加固松軟地基的設(shè)計(jì)方法包括確定鋼板樁的數(shù)量、深度、間距等參數(shù)。在設(shè)計(jì)過程中需要充分考慮地基的土性質(zhì)、荷載條件等因素。參數(shù)的選擇應(yīng)兼顧經(jīng)濟(jì)性、安全性和實(shí)用性，確保加固效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。以下是常用的設(shè)計(jì)方法和參數(shù)選擇。

1）土性質(zhì)的分析：在進(jìn)行大型鋼板樁加固設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)地基土體的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析，包括土的類型、密度、含水量、黏性、抗剪強(qiáng)度等指標(biāo)，以確定鋼板樁的數(shù)量和深度。

2）荷載條件的分析：在進(jìn)行大型鋼板樁加固設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到建筑物的荷載條件，包括垂直荷載、水平荷載、剪切力等，以確定鋼板樁的間距和布置方式。

3）鋼板樁的型號(hào)和規(guī)格的選擇：在設(shè)計(jì)過程中需要選擇合適的鋼板樁型號(hào)和規(guī)格，以確保加固效果的達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。不同型號(hào)和規(guī)格的鋼板樁承受能力不同，可以根據(jù)地基的荷載和土的性質(zhì)選擇合適的鋼板樁。

4）鋼板樁間距和間隔距離的確定：鋼板樁間距和間隔距離的確定是大型鋼板樁加固設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的參數(shù)選擇。一般情況下鋼板樁的間距在鋼板樁直徑的1.5倍到2倍之間，間隔距離要考慮到鋼板樁的承載能力和荷載條件。

5）鋼板樁施工機(jī)械設(shè)備的選擇：大型鋼板樁加固地基的施工需要使用鋼板樁挖掘機(jī)、鋼板樁振動(dòng)錘等機(jī)械設(shè)備，需要根據(jù)鋼板樁的尺寸和類型選擇合適的機(jī)械設(shè)備。

2.3大型鋼板樁加固松軟地基的施工方案設(shè)計(jì)

大型鋼板樁加固松軟地基的施工方案設(shè)計(jì)包括樁的定位、鋼板樁的預(yù)制和安裝等步驟。施工方案應(yīng)考慮到工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況、鋼板樁的型號(hào)和鋼板樁施工的機(jī)械設(shè)備，確保施工的安全性和高效性。

機(jī)械設(shè)備并非每個(gè)項(xiàng)目都必須全部使用，具體使用情況需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和決定。同時(shí)，在鋼板樁的施工中，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，確保施工質(zhì)量和安全。

鋼板樁布置方案設(shè)計(jì)：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土層性質(zhì)和土壤基本力學(xué)參數(shù)等，采用軟硬相間的布置方式，保證整個(gè)地基的整體性和穩(wěn)定性。同時(shí)，在鋼板樁的施工過程中，需要考慮鋼板樁的間距和交錯(cuò)方式等因素，確保整個(gè)地基具有更好的承載力和穩(wěn)定性。

鋼板樁施工過程：鋼板樁施工過程主要包括打樁、驗(yàn)樁、鋼板樁加固樁基和樁頂預(yù)制梁等。具體流程如下。

1）打樁：在確定好的位置上，使用鋼板樁打入機(jī)將鋼板樁打入地下，直到打到設(shè)計(jì)的標(biāo)高深度，保證鋼板樁的垂直度和整體性。

2）驗(yàn)樁：鋼板樁打完后，需要進(jìn)行驗(yàn)樁，保證每個(gè)鋼板樁的長(zhǎng)度、直徑、位置和斜度等滿足設(shè)計(jì)要求。

3）加固樁基：在鋼板樁打入地下后，將混凝土漿料注入鋼板樁內(nèi)部，保證鋼板樁和混凝土之間的黏結(jié)和穩(wěn)定性。

4）樁頂預(yù)制梁：在每排鋼板樁的頂部，固定鋼筋，并在鋼筋上澆注混凝土，形成樁頂預(yù)制梁。預(yù)制梁可以將每排鋼板樁之間的力傳遞到梁上，提高整個(gè)加固結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。

加固效果評(píng)估和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：加固完畢后，對(duì)加固效果進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)施工中出現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)，為以后的加固工程提供經(jīng)驗(yàn)。

3.1工程案例介紹和分析

深圳灣超級(jí)總部基地項(xiàng)目是一個(gè)高層建筑群，總建筑面積約為17萬m2，包括兩座高層建筑和兩座裙樓。該項(xiàng)目位于深圳灣畔，地理?xiàng)l件較為復(fù)雜，周圍有海水影響，地下水位較高，地基屬于松軟地層。因此，需要進(jìn)行鋼板樁加固以確保建筑的安全和穩(wěn)定性。

經(jīng)過專家和技術(shù)人員的評(píng)估和設(shè)計(jì)，采用Φ800鋼板樁作為加固方案，鋼板樁的長(zhǎng)度約為40 m。為了保證加固效果，鋼板樁的間距控制在2.5 m左右，每組鋼板樁采用兩個(gè)預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行加固。

3.2工程加固設(shè)計(jì)和方案選擇

在鋼板樁加固設(shè)計(jì)中，需要考慮地基承載力、鋼板樁的數(shù)量和長(zhǎng)度、鋼板樁的間距和深度、鋼板樁的連接方式等技術(shù)問題。鋼板樁的選用應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況和工程需求進(jìn)行合理選擇。

在深圳灣超級(jí)總部基地項(xiàng)目中，由于地基屬于松軟地層，需要增加鋼板樁的數(shù)量和長(zhǎng)度，以增強(qiáng)其承載能力。同時(shí)，鋼板樁的間距和深度也需要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和布置，以保證其穩(wěn)定性和堅(jiān)固性。為了保證鋼板樁的連接性和穩(wěn)定性，采用了鋼板樁錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行加固。

3.3工程加固效果評(píng)估和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

鋼板樁加固方案實(shí)施后，經(jīng)過了長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)和實(shí)測(cè)，證明其效果良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。由于采用了鋼板樁和預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行加固，加固效果得到了進(jìn)一步保證。

在工程加固方案實(shí)施過程中，需要考慮環(huán)保和安全問題。例如，在施工中需要控制土壤的排放和污染，采用環(huán)保材料和工藝。同時(shí)，需要采取嚴(yán)格的安全措施，保證工人的安全和施工現(xiàn)場(chǎng)的安全。

4.1工法改進(jìn)和優(yōu)化方案

針對(duì)目前大型鋼板樁加固松軟地基工法中存在的問題，本文提出了鋼板樁的加強(qiáng)設(shè)計(jì)、預(yù)制模具的優(yōu)化、施工工藝的改進(jìn)等方案，以提高工法的效率和穩(wěn)定性。

1）鋼板樁的加強(qiáng)設(shè)計(jì)：在大型鋼板樁加固中，加強(qiáng)設(shè)計(jì)可以通過增加鋼板樁的壁厚、設(shè)置連接板等措施來提高鋼板樁的抗彎強(qiáng)度和剛度，從而增加地基的承載能力。此外，鋼板樁的材質(zhì)也可以進(jìn)行選擇，如采用高強(qiáng)度鋼材料來提高鋼板樁的承載能力。在加強(qiáng)設(shè)計(jì)時(shí)還需要考慮到施工工藝和成本等因素，以保證方案的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。

2）預(yù)制模具的優(yōu)化：鋼板樁的預(yù)制過程中，預(yù)制模具的設(shè)計(jì)和制造對(duì)于鋼板樁的質(zhì)量和成本具有重要的影響。通過對(duì)預(yù)制模具的優(yōu)化，可以提高鋼板樁的加工精度和一致性，降低加工成本和人工費(fèi)用。例如，采用先進(jìn)的數(shù)控加工技術(shù)，優(yōu)化模具設(shè)計(jì)，使得預(yù)制鋼板樁的尺寸和形狀更加精確和一致，從而提高加固效果和經(jīng)濟(jì)性。

3）施工工藝的改進(jìn)：鋼板樁的安裝施工是大型鋼板樁加固的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其質(zhì)量和效率對(duì)加固效果有著決定性的影響。因此，在施工過程中需要充分考慮地基土壤的性質(zhì)和周圍環(huán)境的影響，并采取相應(yīng)的措施來保證施工的質(zhì)量和安全性。例如，在進(jìn)行振動(dòng)錘打樁時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)情況和樁的深度選擇不同的振動(dòng)錘，以減少地面振動(dòng)和噪聲，避免對(duì)周圍環(huán)境的影響。同時(shí)，施工人員的專業(yè)水平和操作技能也是影響施工效果的重要因素，因此需要加強(qiáng)培訓(xùn)和管理，提高施工質(zhì)量和效率。

4.2工法的可行性分析

鋼板樁的加強(qiáng)設(shè)計(jì)可以提高樁的承載能力和穩(wěn)定性，預(yù)制模具的優(yōu)化可以降低制造成本和提高生產(chǎn)效率，施工工藝的改進(jìn)可以提高施工安全性和減少工期。這些方案的實(shí)施需要結(jié)合具體工程實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整，以確保工法的可行性和有效性。同時(shí)，在方案實(shí)施過程中需要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和管理，確保工程質(zhì)量和安全。

本文綜述了大型鋼板樁加固松軟地基的技術(shù)原理、設(shè)計(jì)方法和工程應(yīng)用實(shí)例，并提出了工法的優(yōu)化和改進(jìn)方案。在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和工程要求選擇合適的加固方案，并充分考慮加固效果、施工安全等因素。希望本文對(duì)加固松軟地基的工程實(shí)踐具有一定的指導(dǎo)意義。

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【作者簡(jiǎn)介】

劉高杰，男，1982年出生，工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)槭姓こ碳八姽こ獭?/p>

（編輯：于淼）