钢板桩在深基坑支护中的应用

薛亚忠

摘 要：随着城市经济建设的发展，钢板桩作为一种围护结构，在市政、房建、工业、桥梁等方面得到了广泛的应用。结合某项目隧道工程中钢板桩支护技术的应用和实践，对钢板桩在深基坑支护中的应用谈一些体会。

关键词：钢板桩；深基坑；支护技术；拉森桩

中图分类号：TU473 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.143

钢板桩属于一种特质钢材，是用打桩机带动振动锤向下打压而形成的一道连续性的临时支护墙。通常，拉森桩与工字钢共用于河道两侧隧道工程中。拉森桩具有咬合紧密、连续性强、锁口密实、整体性良好、施工方便等特点，能够起到一定的防水作用；工字钢具有稳定性强、支撑力好等特点。结合工程实例，对钢板桩在深基坑支护中的应用谈一些体会。

本项目隧道工程共涉及南北两岸两条隧道，北岸长425.214 m，南岸长391.969 m。隧道有6种断面形式，净宽9 m、9.25 m、11.5 m，渐变段11.5～15.4 m，渐变段9.25～11.5 m，中段出入口2×7.2 m开口段。

1 施工特点及难点

隧道段位于南沙河沿岸，紧挨河道，钢板桩支护之后开挖。基坑开挖深度大、地基软弱，需作片石换填处理，以进行结构主体施工。

本工程隧道段位于市中心，两侧现有居民楼、公园、农贸市场等民用建筑，位于太原市迎泽区，临近南沙河；地下水位高，平均高度高出基坑底标高约2 m；对水的处理既要考虑基坑支护结构的安全，又要考虑对周边建筑的影响；降水难度大，基坑施工段大部分位于悬河，安全隐患大，居民区地面标高低于现有河床标高，最大高差约1.5 m；河道沿线有3个污水泵站，汛期河水上涨，给基坑施工带来巨大的防洪压力，因此，悬河边的深基坑支护变得非常重要。

2 场地岩土特性

本工程施工范围之内的岩土主要由第四系全新统沉积的填土、粉土、粉质黏土、砂类土等构成。

一层：填土，杂色以粉土为主，含有灰渣、砂砾、砖块、植物根、水泥块等，稍湿，结构松散，厚度介于2.60～5.20 m之间，层底埋深介于2.60～5.20 m之间。

二层：粉土，褐黄色，含云母、煤屑、氧化铁铝等，湿，振捣反应一般，干强度低，韧性低，天然含水量为22.9%，厚度介于3.10～10.20 m之间，层底埋深介于8.50～13.60 m之间。

三层：粉质黏土，褐黄色，含云母、煤屑、氧化铁铝等，韧性中等，厚度介于1.50～5.20 m之间，层底埋深介于8.20～14.50 m之间.

四层：砂砾，褐灰色，含石英、长石、云母、粉土等，饱和，松散，颗粒级配较差，粘粒含量小，厚度介于0.90～1.30 m之间，层底埋深介于9.30～9.60 m之间。该土质较差，对基坑开挖影响大。

3 钢板桩施工方案

最初的施工方案为：三排钢板桩，由北向南分别为12 m拉森桩、12 m工字钢和9 m工字钢。河道侧为两排，基坑最南侧为一排，在K2+135～K2+155处，开挖后，钢板桩出现重大偏移，最大偏移为1.2 m，严重侵入施工结构边线。实际情况为：12 m拉森桩向南侧偏移带动工字钢偏移，由于河坝下土质软弱，下有流沙层带动拉森桩，工字钢偏移。一方面，由于基坑开挖深度大，下面的自承受力无法满足侧向河坝及流沙层带来的压力；另一方面，由于拉森桩外漏长度过长，偏移较大，河道侧钢板桩整体偏移。经专家和项目人员共同研究后，制定出以下几种方案。

第一种：三排钢板桩，由北向南依次为12 m拉森桩、12 m工字钢和9 m工字钢。此方案被证实无法满足施工要求。

第二种：四排钢板桩，靠近河坝处增加一排12 m工字钢，并使用拉杆斜拉住对面的拉森桩。由于是斜拉，会造成拉森桩底部受力后向南偏移。该方案既废工，又起不到根本作用，不建议采用。

第三种：增加混凝土桩，在河道中间打桩，对拉拉森桩。该方案造价高、施工时间长，且效果与第二方案相似，不建议采用。

第四种：四排钢板桩，在河坝边坡外1 m处增加一排12 m工字钢，漏出水面1 m。经计算，该方案可行，增加的这排工字钢可以减轻河坝和下部流沙层对12 m拉森桩的侧向压力，从而确保拉森桩和工字钢相结合的稳定性。该方案造价高，但操作方便，适合在汛期采用。

第五种：两排钢板桩，基坑北侧靠近河道处打一排12 m工字钢，南侧打入9 m工字钢。在后期施工中，该方案被证实可行，操作方便，可以节省成本、缩短工期。

经过对比以上几种方案，最后在施工中采用了第四种和第五种方案。第四种方案适合在汛期使用；当汛期过后，采用第五种方案。采用第五种方案时，首先要将河坝挖掉（不能低于河流水位），并在河道两侧垫宽3 m左右的便道（保持便道高出河流一定的高度），使河流水始终在中间流动；然后降低开挖的相对深度，取第一层土，厚度大约为3 m；最后在基坑两侧各打一排工字钢，工字钢的稳定性要好、支护性要强，接着就可以开挖基坑。经施工验证，开挖以后，钢板桩稳定，无偏移。该方案大大降低了施工成本，在基坑南侧开挖深度相对较浅的地方，如果有足够的宽度，也可以刷坡直接开挖。

4 钢板桩施工流程

根据施工图纸和高程测量组放出的结构边线，现场人员应根据施工情况，预留出工作面。钢板桩施工流程为：确定打桩位置→挖机顺着打桩位置挖槽，探出下面是否有硬物（无硬物方便打桩），如果无硬物，用白灰洒出打桩边线→挖出打桩导向槽→修整出打桩机行走平台→打桩→挖土→钢筋混凝土施工→回填→拔桩。

5 钢板桩施工常见问题及预防措施

5.1 漏沙、漏水

由于拉森钢板桩接口没有接住，咬合不紧密，造成钢板桩之间有空隙，从而导致河内的流沙层从钢板桩的空隙之间渗透进基坑，可能导致此处流沙、流水积累，土质变软，进而导致钢板桩偏移，影响施工。因此，在施工时，要严格管理钢板桩施工——打桩时，必须口咬口紧密；打桩完成后，对打桩质量进行验收，且每次都要如此。

5.2 钢板桩倾斜

施工地段土质均为软质土，周围存在一定的荷载，由于钢板桩打入地下深度较浅，造成钢板桩倾斜。因此，在钢板桩施工前，要对钢板桩所打入地面的深度、周边荷载进行计算，保证插入的深度足够支撑荷载，从而减少对钢板桩造成的影响。

6 基坑支护监测

在开挖深度大、地质不好地段，对新打入的钢板桩进行布控、观测，定时用仪器对钢板桩的偏移、沉降进行观测，并将收集、整理好的数据及时反馈给工程部，以便把握现场钢板桩的实时动态。

7 经验总结

经现场实践，总结出以下几点建议：①要想合理利用地下空间，就脱离不了钢板桩施工，而形成一套完整的钢板桩施工体系，对今后的施工会有很大的帮助；②基坑的开挖对周边建筑影响较大，而钢板桩具有稳定性好、支撑力强、操作方便、可以循环利用等特点，应用钢板桩可以减少深基坑开挖对周边环境的影响；③拉森钢板桩闭合性好，可以有效减少流沙、流水对基坑施工的影响，在地质差的地段可以考虑采用加密钢板桩的施工方式；④如果隧道靠近河道，在拔出钢板桩时，一定要注意拔出的钢板桩要与施工完的结构保持一定的距离，并用拉森桩锁口，及时回填锁口处，防止河水上涨从缺口处流进基坑，给周边居民区带来较大的影响。

8 结束语

在今后的施工中，对地下空间的利用将向着深、大、周边情况复杂的方向发展，开挖难度越来越大。钢板桩作为一种快捷、有效的临时支护方式，在深基坑支护中起着至关重要的作用，相信在未来，钢板桩技术将得到更好的推广和应用。

参考文献

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[2]桂业琨，叶柏荣，吴春林，等.DB 11/489—2007 地基与基础工程施工及验收规范[S].北京：中国标准出版社，2007.

[3]余志成，施文华.深基坑支护实际与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，1992.

〔编辑：刘晓芳〕