深基坑钢板桩支护施工技术浅析

深基坑钢板桩支护施工技术浅析

摘要：本文结合马栏中桥深基坑，介绍钢板桩支护的计算及施工，可为类似工程提供借鉴与参考。

关键词：深基坑支护类型支护结构施工

前言

深基坑在工程建设项目中较为常见，常用的支护包括土钉墙、搅拌桩、柱列式灌注桩、排桩、钢板桩、连续墙、内支撑和锚杆等等。而钢板桩具有施工速度快、操作简单、可重复利用等优点，在合适的地质条件得到广泛应用。本文结合马栏中桥深基坑钢板桩支护施工的实际情况，对钢板桩支护技术进行介绍，为类似工程施工提供借鉴与参考。

1 工程简况

马栏双线中桥位于钦北铁路DK92+254处，全长110.214m。本桥1#墩承台尺寸9.1×10.7m，基坑开挖深度7.5m。

地质主要为软土、粉质黏土；地下水位较高，基坑开挖过程中基坑积水主要来源主要是大气降水以及河流的侧向补给。

根据现场实际环境，承台基坑均不宜采取自然放坡开挖，为确保既有线的运营安全以及达到止水挡土的目的，必须采取支护措施，先支护，后开挖。结合工程地质及水文情况，采用钢板桩进行围护。

2 钢板桩围护结构设计及检算

2.1钢板桩支护参数

采用拉森Ⅳ型钢板桩作为基坑围护体系，桩长12m，嵌入基坑底土体4.453m，设两层围檩及内支撑。围檩采用双拼Ⅰ45a，内支撑及角撑采用φ500无缝钢管，壁厚5mm。第一层围檩兼做钢板桩导向框使用。

2.2 检算

开挖深度7.547m，开挖范围内地质情况为软土，根据《公路施工手册-桥涵》，水文地质属第二种情况，土的内摩擦角取δ=20°，两层支撑——支撑形式Ⅳ，坑沿活载34KN/m2。查图2-2-55，曲线2-2可知：

⑴固定荷载：

⑵活荷载：

⑶固+活：

（钢板桩最小入土深度）

支撑间距：

⑷钢板桩是三号钢，常用容许弯曲应力为：，

⑸支撑系统：

①围檩

间隔采用L=3.575m，围檩边梁弯矩：

则边梁所需截面抵抗矩：，选用双拼Ⅰ45a（W=1430 cm3）可满足结构受力。

②支撑杆

支撑杆为φ500mm钢管，壁厚5mm，计算长度，截面面积A=77.754cm2，回转半径i=17.501cm，单位重量g=61.037kg/m，截面抵抗矩，长细比，根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）表5.1.2-1规定，为a类构件，查《钢结构设计

规范》附表C得失稳系数。

3 钢板桩支护施工

3.1钢板桩支护施工流程

钢板桩的打设虽然在基坑开挖前已完成，但整个板桩支护结构需要等承台及桥墩（台）施工完毕，基坑回填完成后，在许可的条件下将板桩拔除才算完全结束。因此，对于钢板桩的施工应考虑打设、挖土、支撑、地下结构施工、回填、支撑拆除及板桩的拔除。

测量放线→打钢板桩→土方开挖至第1层内支撑标高→第1层内支撑安装→土方开挖至第2层内支撑标高→第2层内支撑安装→土方开挖至基坑底设计标高→承台施工→回填土方→拆除第2层内支撑→桥墩施工→回填土方→拆除第1层内支撑→钢板桩拔除。

3.2钢板桩的吊运及堆放

装卸钢板桩宜采用两点吊。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，注意保护锁口免受损伤。钢板桩应堆放在平坦而坚固的场地上，必要时对场地地基土进行压实处理。在堆放时要注意：

⑴堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便；

⑵钢板桩要按型号、规格、长度、施工部位分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；

⑶钢板桩应分别堆放，每层堆放数量一般不超过5根，各层间要垫枕木，垫木间距一般为3～4m，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过2m。

3.3钢板桩的打设

3.3.1施工准备

⑴钢板桩经过装卸、运输、会出现撞伤、弯扭及锁口变形，钢板桩在拼组前必须进行检查，剔除锁口破裂、扭曲、变形的钢板桩；剔除钢板桩表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤；

⑵在钢板桩锁口内涂抹黄油以减少插打时锁口间的摩擦和减少钢板桩围堰

的渗漏；

⑶插打钢板桩的导向设备

此处围檩兼作插打钢板桩时的导向框，施工时先测量放出I45a工字钢围檩的准确位置，在围檩内侧四角用型钢个打一根临时的定位桩，保证在插打钢板桩时围檩不偏位；

⑷检查振动锤

振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门检查，确保线路畅通，功能正常。

3.3.2插打钢板桩

⑴插打第一片钢板桩

为了确保插打位置准确，第一片钢板桩是插打的关键。在导向架上设置一个限位框架，大小比钢板桩每边放大1cm，插打时钢板桩背紧靠导向架，边插打边将吊钩缓慢下放。这时在互相垂直的两个方向用经纬仪观测，以确保钢板桩插正、插直，然后以第一根钢板桩为基准，再向两边对称插打钢板桩。在整个钢板桩围堰施打过程中，开始时插一根打一根，即将每一片钢板桩打到设计位置，到剩下最后5片时，要先插后打，若合拢有误，可用倒链或滑车组对拉使之合拢，合拢后，再逐根打到设计深度。

⑵钢板桩的插打作业步骤和技术要点

①在钢板桩锁口内涂黄油，安置吊点。

②在钢板桩下端系揽风绳二根，吊起钢板桩接近垂直状态时，利用揽风绳控制正反方向。

③钢板桩就位下插，第一片钢板桩沿活动导向下插是整个围堰的基准，要反复测量检查，使其方向垂直，位置准确，必要时可加辅助设施，控制桩在导向内的左右位置。

④将桩夹住后，进一步复核桩的垂直度、位置，认可后进行插打。使钢板桩（第一片或第一组）下沉到设计标高，其它钢板桩则以插打好的桩为准。对准锁口，控制好方向，利用自重下插，当自重不能迫使下插时，可利用配重加压。

3.3.3钢板桩围堰合拢

⑴合拢前的准备

在即将合拢时，开始测量并计算出钢板桩底部的直线距离，再根据钢板桩的宽度，计算出所需钢板桩的片数，按此确定下一步钢板材如何插打（是增加钢板桩，还是钢板桩插打时向外绕圆弧）。

⑵合拢时桩的调整处理

为了便于合拢，合拢处的两片桩应一高一低。方形钢围堰有4个面，打完的每一片钢板桩都要沿导向架的法线和切线方向垂直，合拢应选择在角桩附近（一般离角桩4－5片），如果距离有差距，可调整合拢边相邻一边离导向架的距离。为了防止合拢处两片桩不在一个平面内，一定要调整好角桩方向，让其一面锁口与对面的钢板桩锁口尽量保持平行。

3.4拔桩

需墩身施工完毕后方可拔桩。对于封闭式钢板桩墙，拔桩的开始点离开桩角5根以上，必要时还可间隔拔除。拔桩时先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min～2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难 或拔不上来时，应停止拔桩，先振动1min～2min后再往下锤0.5m～1.0m再往上振拔，如此反复既可将桩拔出来。钢板桩拔除后留下的土孔应及时回填处理，特别是周围有建筑物、构筑物或地下管线的场合。

4 基坑监测

4.1监测项目

包括支护结构的水平位移、桩内力、支撑轴力位移等。

4.2监测点的位置及数量

⑴在基坑顶部各转角处设置沉降、倾斜及水平位移观测点；

⑵支护板桩、支撑、围檩的应力及应变观测点设置在受力较大位置，数量及位置结合现场条件确定。

4.3控制指标

⑴支护桩顶水平位移累计不大于30mm，位移速率不大于3mm/d。

⑵桩身、围檩、支撑构件及立柱的应力值不大于设计值的80%；

⑶周围道路及管线水平位移总量不大于30mm。

4.4监测要求

⑴在围护结构施工前精确测定初始值；

⑵施工中加强对测试点及测试设备的保护，防止损坏；

⑶采取有效措施保证测试基准点的可靠性及测试设备的完好，以确保测试数据的准确性；

⑷及时向设计人员提供监测数据及最终测试评价成果，以便进行分析及采取相应的防范措施。

4.5监测周期

从基坑土方开挖至基坑回填土。

在围护施工时，正常情况下，临近监测对象每2天观测1次，当日变化量或累计变化量超警戒值时，监测频率适当加密，每天观测1次。特殊情况如监测数据有异常或突变，变化速率偏大等，适当加密监测频率，直至跟踪监测。

在地下结构施工阶段，各监测项目观测频率为2～3次/周，支撑拆除阶段1次/天。

5 结语

基坑支护系统作为一种临时性的设施，其设计一般安全储备较小，也就是说大多数基坑支护体系的可靠性都有一定的适用前提和附加条件,而地下工程施工又是一项可变因素最多的工程，一旦支护结构设计前提不符，就使施工过程中潜伏着事故隐患。但在工程具体应用中，仍要坚持理论与实践相结合的原则，根据实际选用合理的支护方法。

参考文献

[1] 中国建筑科学研究院，《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)；1999

[2] 中华人民共和国建设部，《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002);2002

[3] 中华人民共和国建设部，《钢结构设计规范》(GB50017-2003);2003

[4] 人民交通出版社，《公路施工手册-桥涵》(ISBN：711403460);2000