钢板桩在铁路桥梁深基坑支护中的应用

张志强

（中铁十二局集团第三工程有限公司，山西太原454100）

钢板桩在铁路桥梁深基坑支护中的应用

张志强

（中铁十二局集团第三工程有限公司，山西太原454100）

结合蒙华铁路龙门村跨黄韩侯铁路特大桥承台钢板桩的实际施工情况，阐述了坑基支护的设计计算、施工顺序和施工监测与施工控制，说明只有科学合理地使用钢板桩，才能够最大程度地维护铁路安全，为高效便捷的铁路运输打下坚实的基础。

钢板桩；铁路桥梁；深基坑；应用

引言

钢板桩在现代工程的应用还是较为常见的，相比于其他材料，具有防水效果显著、密封性良好的特点，除此之外还能够在一定程度上加快施工进度，更重要的是钢板桩是一种能够进行重复施工的材料，也是具有优质支护效果的材料。钢板桩是板式支护结构的一种，其工作原理是通过锁口或者钳口相互咬合来形成连续的钢板桩墙。钢板桩墙与打入地下的支护结构和内支撑结构，抵抗周围的土层压力，确保地下工程能够安全顺利进行。在实际施工过程中，土地松软是经常遇见的现象，对土层的挖掘不合理就会影响深坑基对钢板桩的固定作用，因此，在施工过程中要根据实际情况制定合理的挖掘方案，科学、合理的施工是保障工程质量的基础。

1 坑基支护的设计计算

在铁路桥梁的施工中，最常用的钢板桩设计有三种：无支撑和无拉杆的钢板桩设计、带有单层支撑的钢板桩设计以及工作性能最好且应用最多的带有多层支撑的钢板桩设计。在具体的计算中一般选用1 m宽的钢板，而且忽略土层和钢板以及钢板之间的摩擦力，但是要把计算结果向上圆整，保持足够的安全深度。钢板桩质量满足《热轧U型钢板桩》（DB42/T1035—2015）的规定和要求，围檩材料质量满足相关规范要求。除此之外还要把坑基内水压力对钢板桩所造成的负荷考虑在内，计算出准确的最小的入土深度。带有多层支撑结构的钢板桩设计其实是将其视为多跨连续梁来应用的，集中钢板桩侧面负荷于钢板桩的受力面，这样做的目的是检查和计算钢板桩支撑强度能否满足要求。根据计算结果和土层的实际情况确定钢板桩进入坑基的深度，一般情况下都会大于1 m，根据施工经验，为了实现更好的支护功能，通常会使钢板桩上面宽度最大，然后向下逐渐呈递减趋势。

由于在施工中使用相同截面的钢板桩较为方便，因此需要根据坑基底面以上各跨度进行等弯矩布置的方式，科学地确定各层钢板桩之间的距离，并且出于支撑安全层面的考虑应该使各层钢板桩的支撑力相等。在施工过程中，检算工作是必不可少的，检算时必须综合考虑土层的质量、基坑的开挖情况以及降水完成后等关键因素，而且还要计算在整个施工期间以及施工结束后拆除支撑后的受力情况和安全状态。

2 施工顺序

即使是铁路桥梁的钢板桩施工也存在不同的情况，本文中施工顺序的介绍是以桥墩承台基坑开挖并且是设有三层支撑的钢板桩为例进行说明的。施工工艺的具体流程为：放置样本进行定位，然后使用机械设备把钢板桩打入地下，再把固定的钢板桩逐层安装用于支撑作用的围檁，下一步就需要开挖坑基、浇筑坑基底板的垫层，等到底板干燥以后就需要把用于支撑的围檁撤掉，进行承台的施工，拆除中间的围檁支撑之后把墩身进行浇筑，并对基坑进行回填，再拆除最上层的围檁支撑，最后再使用设备拔出钢板桩，就完成了整个施工过程。

2.1 钢板桩的施工

1）钢板桩插打方法分为三种：逐块（组）插打；先插合拢后再打；开始的一部分逐块插打，后一部分则先插合拢再打。2）插打前，清除锁口内的杂物，涂以黄油、粘土、干锯末等混合物，以减少插打时的阻力，并增强防渗能力。组拼桩时应用油灰和棉絮捻塞拼接缝。在各式各样的钢板桩施工一般会选择防水闭合性能较好的屏风式打桩法，具体的方法为先把多根钢板桩按照样本定位插入土层中一定的深度，这是对钢板桩进行简单的固定，然后用桩机反复地对每个钢板桩进行锤击，一开始是把一到两根的钢板桩打入土层到计算的深度，然后再把中间的钢板桩顺次打入，这样做的目的是防止个别钢板桩出现转动或者是倾斜的问题，需要注意的是要把围护结构设计成闭合环。准确地利用样本进行定位工作，这对后期的施工具有一定的指导作用，利用安装的围檁对钢板桩进行导向。这不但要求在施工中要精确操作，还对产品的质量提出了严格的要求。不论任何阶段出现问题，必然会对后续的工程进度和总工程的质量造成影响。做好这些工作的同时，还要确保钢板桩的完整和平顺，以及时时检算围檁的密封状态，具体的操作为使用人力或者是卷扬机拖动一段同型号的较短的钢板桩，对与其连接的钢板桩的锁口进行检查，根据钢板桩出现的不同状况及时进行处理和整修。

2.2 围檁的支撑施工

开挖坑基需要先对土层进行支撑，避免出现坍塌的意外状况。施工人员应该经过计算，测算出合理的支撑位置，并设置好上部的围檁做好安全保护工作。施工过程中，决不能使钢板桩与围檁出现空隙，如果不慎出现空隙，必须使用混凝土充分填实，确保每一根钢板桩与围檁互为依靠、互为支撑，这样才能受力均匀，组合结构的支撑能力才能最优化，而且这是前期计算的基础。在坑基底层铺设混凝土垫层要根据计算结果，铺设强度、厚度都达到要求的混凝土，等到检验合格之后，再拆除第三道围檁进行承台混凝土的施工。承台混凝土的强度达到要求之后，才能够拆除模板，用黏土充分填实承台与钢板桩之间的空隙，而且需用机械设备对填土进行不断地夯实，直到填土高度达到承台顶标的高处才能够拆除第二道围檩支撑。最后一步就是进行墩身的施工，墩身施工要求跟承台相同，施工完成之后的基坑回填土也需要进行夯实，在拆除第一道围檁支撑之后才能够拔除钢板桩，完成整个工程的施工。

3 施工监测与施工控制

3.1 施工监测

不管从事什么行业的工作，安全总是放在第一位的。进行钢板桩的施工，要时刻观测记录钢板桩的位置变化，这既是为了保障工程安全，也是出于对施工效率的考虑。一般情况下，进行钢板桩监测要选择具有代表性位置的控制点，表现为稳定且相对较远，主要观测的内容是支护结构的竖直和水平方向的位移。除此之外，还要注意周围建筑物的相关变化情况。要将监测结果与坑基开挖之间的检测结果进行对比，为了使测算结果更有说明性，一天至少进行两次测算，而且假设两次测算结果存在较大的差距就需要再多进行几次测算，确认是否存在危险状况。假设出现恶劣天气，例如暴雨、飓风等，就必须保持连续监测，绝对不能应付了事，因为这对于评价支撑结构具有重要意义。

3.2 施工控制

现行的国标钢板桩设计要求对拉森桩支护的设置、垂直度、标高出现位移和偏转现象要求极为严格，水平轴线和垂直轴线方向最好不要超过50 mm，而且垂直度的偏差不能超过1°。一般采用油压千斤顶顶压或者是火烘的办法对产生弯曲变形的钢板桩进行处理，处理好之后，做好围檁支架用来保障钢板桩能够垂直地打入土层，假设想要防止钢板桩出现位移，可以在打桩进行的方向上的锁口处设置一块卡板。如果因为钢板桩质量问题或者是操作问题出现钢板桩打入时倾斜的意外，这会对后面的封闭工作有一定的影响，不过也可以通过异形板桩或者是轴线封闭法来进行矫正。

基坑周围要设置安全围栏、安全标语和安全警示标志，上下基坑要设置安全爬梯，夜间施工还要设置足够的照明设备。施工机械设备使用前要进行强制性地安全检查，加强保养，使其保持良好的工作状态及具备完好的安全装置。机械设备要按照规定周期进行检修和例行保养。所有机械设备的操作人员都要经过严格培训，持证上岗，并严格遵守操作规程，严禁违章作业。

4 结语

钢板桩支护体系在铁路建筑中的应用是十分广泛的，它具有实用性强、支撑效果好等特点，而且还会节省一定的人力物力和施工空间。在施工中，要做到操作规范，减少对钢板桩的破坏，尤其是要注意打入和拔出的专业操作，充分发挥其循环使用的价值。在松软土层进行施工时，要进行严格的计算，做好支撑工作，做好施工监控工作，严防出现不必要的危害。

（编辑：王红霖）

Application of the Steel Sheet Pilein Deep Excavation of Railway Bridge

Zhang Zhqiang
（No.3 Construction of Railway No.12of China Railway，Taiyuan Shanxi454100）

Combining the actual situation of the steel sheet pile cofferdam construction of the large bridge，this paper expounds the base pit supporting the design calculation，construction sequence and construction monitoring and control，only scientific and rational use of steel sheet pile，to maximize the maintenance of railway safety to lay a solid foundation for efficient and convenient railway transportation.

steel sheet pile；railway bridge；deep excavation；application

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.14.25

U445.551

A

2095-0748（2016）14-0055-02

2016-05-20

张志强（1985—），男，山西翼城人，大专文化，毕业与山西交通职业技术学院工程监理专业，现任中铁十二局蒙华铁路11标段项目经理部一工区工区副总。