建筑工程地下室钢板桩基坑支护技术的应用

严汉青

摘要：文章分析了钢板桩基坑支护技术的特点与适用范围，并结合实例论述了锚钢板桩进行基坑支护的优势，以供同仁参考。

关键词：建筑工程；基坑支护；钢板桩；特点；适用范围；优势

中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：

一、前 言

近年来，随着我国经济建设和城市建设的快速发展，钢板桩作为围护结构在我国南方民用、市政、桥梁、工业建筑的基础工程中得到了广泛应用。钢板桩基坑支护是通过单根钢板桩正反扣搭接或并排组成钢板桩维护墙，从而抵抗基坑侧壁土体压力和止水的基坑支护施工方法。拉锚式钢板桩对于深度6米以内的基坑周围有主动滑坡线和被动滑坡线范围外的场地时，拉锚板桩是较有效的方法。它使土能一次挖走，对缩短工期有利，反拉锚钢板桩基坑支护是在基坑外围设置钢板桩反拉锚点，通过预应力钢绞线与钢板桩墙体拉结，增大钢板桩墙抗土侧压能力，从而保证基坑安全。文章分析了钢板桩基坑支护技术的特点与适用范围，并结合实例论述了锚钢板桩进行基坑支护的优势，以供同仁参考。

二、钢板桩基坑支护技术的特点及适用范围

钢板桩基坑支护技术的特点是钢板桩材料质量可靠，在软土区打设方便，施工速度快而且简便。钢板桩墙具有一定的挡水能力，材料可以重复利用，费用较低，反拉锚可增大钢板桩墙抵抗土体侧压力的能力，减小钢板桩变形，对周围环境要求不高。适用于深度5～8米、地下水位低于坑底或略高于坑底的基坑支护，一般钢板桩外露约4～5米，基坑深度超过5米时，周边放坡，整体降低土方后再采用该方法。

三、钢板桩基坑支护技术的工程应用

（1）工程概况

惠州市某行政办公楼设地下室，长143米，宽67米，自然地面至基底深度6.6米，基坑底以上土质主要为回填土（粉质粘土）、淤泥，坑底以下为中砂层，土方开挖及地下室施工过程中采用了IV拉森式钢板桩反拉锚基坑支护方法，钢板桩墙用钢桩桩长为9米，反拉锚点钢板桩长度12米，反拉锚点间距5米，至钢板桩墙距离12米。

（2）反拉锚钢板桩基坑支护的工艺原理及主要设备

反拉锚钢板桩基坑支护是在钢板桩墙外围设置一定数量的钢板桩反拉锚点，通过预应力钢绞线张拉，预先给钢板桩墙施加一定反力，从而抵消基坑内土方开挖后其外测土方的侧压力，使钢板桩支护它的整体受力，减少其变形，保证基坑开挖及地下室施工过程中安全。

施工用设备主要有：振动式打（拔）桩机、电焊机、切割工具、张拉设备、经纬仪、水准仪、吊车、运输车辆； 材料：钢板桩、型钢、钢绞线、电焊条、锚具、氧气、乙炔、切割片.

（3）反拉锚钢板桩基坑支护施工工艺流程及操作要点

反拉锚钢板桩基坑支护施工工艺流程：周边放坡（整体降低土方）→测量放线→施打钢板桩围护墙及反拉点钢板桩→钢板桩型钢冠梁安装→预应力钢绞线安装→预应力钢绞线张拉→角部加设型钢支撑→基坑土方开挖、基础施工→拆除预应力钢绞线→拆除型钢支撑及冠梁→拔除钢板桩

钢板桩反拉锚基坑支护施工时，先按照图纸进行放线，准确测量出基坑边线即反拉点的位置，钢板桩施打时要严格控制好入土深度及垂直度，安装型钢冠梁及围檩支撑时，要保证各构件间焊接质量，各构件规格尺寸符合设计要求，预应力钢绞线张拉时要控制好张拉力及伸长值，角部围檩及型钢支撑要随土方开挖逐道加设，基坑开挖时分步整体开挖，不允许局部超挖，土方开挖及地下室施工中要设置一定数量的观测点，用于观测钢板桩水平位移，基坑顶面沉降、位移、地下水位、周边道路沉降及位移，测点布置及监测要符合设计及规范要求并记录，随时掌握基坑支护状况。

本工程基坑支护采用6～12米钢板桩配合内支撑进行支护，钢板桩施打深度根据排洪渠基础的不同而变化，施工机械采用40T履带吊车，配合振动锤及200KW专用（三相220V）发电机施工。两排钢板桩间距为6米。用振动锤打入拉森U型III号钢板桩作为围护结构，桩长6～12米，支撑体系采用HP300×300型钢水平内支撑，沿轴线方向间距5米设一道支撑，位置距钢板桩顶以下1.0米。

1）钢板桩打桩

①钢板桩矫正、除泥、除锈，在吊机配合下，使用千斤顶、大锤和氧气、乙炔等工具材料完成包括端部修整、桩体浇曲、扭曲及局部变形矫正、锁口变形矫正等矫正内容。

②按设计长度拼接钢板桩：在吊机配合下，在工场或工地现场设置平台，将待拼接桩段固定于同一轴线，然后采用鱼尾板焊接法接桩至设计桩长。

③测量放线。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。钢板桩施打前，要对钢板桩的规格型号、外观进行检查，检查内容包括表面缺陷、长度、宽度、高度、厚度、端头矩形比、平直度和锁扣形状等，必要时对钢板桩材质进行检验，桩上影响施打的焊接件要割除，如有割孔或缺损要采取补强措施，钢板桩施打前为保证轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精度，防止桩的曲面变形和提高桩的贯入能力，需设置高刚度导架，打设中控制好桩顶标高、轴线偏差、垂直度允许误差分别为±100mm、±100mm、1％，当贯入度少于每击5mm时要停止施打，重新调整打设方式，防止钢板桩变形。钢绞线的型号、规格要符合设计要求并检合格，张拉前设备要进行标定，张拉时严格控制好张拉力及钢板桩在张拉过程中的变形、位移（应不大于30mm）。

2）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。

②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，然后慢慢地往上振拔。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，可先行往下施打少许，再往上拔，如此反复可将桩拔出来。

③拔桩时的注意事项。第一，拔桩起点和顺序：对封闭式钢板桩墙，拔桩起点应离开角桩5根以上。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。第二，振打与振拔：拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的黏附性，然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100mm～300mm，再与振动锤交替振打、振拔。第三，对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，连续振动不超过1.5h。

（4）安全措施

施工中按规定戴好安全帽，吊运钢板桩及冠梁、支撑型钢时，吊车半径范围内设置警戒线，设专人指挥，吊臂下严禁站人，施打时，钢板桩就位后，人即离开，预应力张拉完成前不得进行基坑开挖，开挖前应于基坑顶部、底部分别设置排水沟与积水井，钢板桩墙外侧及反拉锚点周边要进行混凝土硬化，并形成向外坡度，防止雨水浸泡周边土体，预应力钢绞线张拉完成后，应对其进行保护，设专人看护，并设明显警示标志，禁止破损碰撞。

土方开挖及地下室施工期间加强对基坑及钢板桩的监测，监测人员固定，并详细记录。检测时间间隔不大于3天，当监测数据接近设计规定警戒值时，应连续监测，监测数据超过警戒值时应立即停止施工，并采取回填措施，查明原因并加固处理后方可继续施工。

（5）环保措施与效益分析

钢板桩施打与拔除时，控制好打拔设备的工作时间，避开公共休息时间，切割、焊接施工后的金属废料及时清理，并运至指定地点堆放，各用油设备要提前检查好系统，防止施工过程中漏油污染环境，打桩设备要按照指定路线行走，不得对绿地或已完工程路面进行破坏，严格按照要求对边坡进行混凝土硬化防治水土流失。

钢板桩反拉锚支护与其它形式如：搅拌桩、混凝土灌注桩等相比，主要是其施工进度快，与其它形式支护结构相比，其工期可提前20天，按照平均每天施工费用2万元计算，可以节约费用40万元。

四、经验总结

（1）采用钢板桩支护，施工环境较好。机械设备开挖、运输可以靠近基坑边进行，工作效率可以大大提高。

（2）在进行钢板桩的支护施工中要特别注意地下水的影响。遇到有水的情况一定要采取有效措施进行堵塞，防止泥砂随渗水排出。遇到离建筑物较近，地质条件较差的地段，可以考虑打加密桩的方法，更有利于施工并防止泥水排出。

（3）基坑开挖及排水渠主体结构施工期间可以通过变形观测对钢板桩的位移进行有效控制，就易保证基坑安全。钢板桩施工简便，工序简单，质量容易控制，工期短，且现场整洁。另外，钢板桩可以重复使用，节省投资。

参考文献：

[1]《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120－99).

[2]《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）.