组合钢板桩入土深度的影响因素研究

宋宣谕

(中交三航局兴安基建筑工程有限公司 江苏 苏州 215000)

组合钢板桩入土深度的影响因素研究

宋宣谕

(中交三航局兴安基建筑工程有限公司 江苏 苏州 215000)

H+Hat组合钢板桩是近年来新出现的护岸结延构形式，其具有抗弯刚度大、结构形式简单等优点。本文结合新沟河伸拓竣工程，采用理正软件分别研究无锚悬臂式H+Hat组合钢板桩的桩顶位移、沉降量、抗倾覆、整体、抗隆起和抗管涌稳定性验算。分析结果表明：不同插入比情况下桩顶位移、沉降量和抗倾覆稳定性三者对入土深度影响较大，且本工程的最佳插入比为1.6～2.0。

组合钢板桩；入土深度；影响因素；最佳插入比

一、水文地质条件及工况

新孟河漕桥河段区域河网正常水位取3.2m，控制低水位为2.5m，警戒水位为4.3m，新沟河堤防设计洪水位5.25m，墙后水位3.7m，本工程采用干法施工，所以计算时河底无水，折减后墙前后土高差为5m。各主要岩土层物理力学性质参数建议值详见表1.1。

表1.1 土力学参数表

二、H+Hat组合钢板桩型号

极限平衡法计算组合钢板桩，因简单实用，是目前中小型设计院广泛采用的设计理论[1]。根据水文地质和工况，极限平衡法计算的组合钢板桩入土深度为8m，需要组合钢板桩的截面模量为4467.19cm3，弹性模量E=210GPa，泊松比μ=0.3。

经过理正软件计算，桩顶最大位移6.97cm，最大沉降量一般发生在桩顶处[2]。本工程很明显沉降量应选用三角形法的计算结果，其值为9.3cm；组合钢板桩整体稳定性验算采用的计算方法是瑞典条分法，整体稳定安全系数 Ks=3.02>1.2；抗倾覆安全系数Ks=1.276≥1.2；抗隆起验算是根据Prandtl(普朗德尔)公式Ks=9.164≥1.1；抗管涌K= 6.063≥1.5。

三、最佳入土深度的主要影响因素

(一)整体稳定性、抗隆起、抗管涌稳定性对入土深度影响

为了得到入土深度的主要因素是三者中的哪些因素，本节将计算不同插入比条件下的悬臂式钢板桩护岸结构，计算结果如下表3.1所示。

表3.1 H+Hat组合型钢板桩不同入土深度下安全系数值

(二)桩顶位移、地表沉降量和抗倾覆稳定性对入土深度影响

整体、抗隆起、抗管涌稳定性并不是组合钢板桩入土深度大小的主要影响因素，但入土深度为8m时，它的桩顶位和地表沉降量虽然满足要求，但也较大，抗倾覆稳定性安全系数也仅大于最小允许值1.2，所以将重点研究桩顶位、地表沉降量和抗倾覆稳定性[5]。

表3.2 H+Hat组合型钢板桩不同入土深度下最大位移表

表3.3 H+Hat组合型钢板桩不同入土深度下最小抗倾安全系数表

(三)最佳入土深度

通过以上研究，确定了桩顶位移、沉降量和抗倾覆稳定性是影响组合钢板桩入土深度的主要因素，只要入土深度满足这三者的安全值即可。

最佳插入比不是一个定值，随着土层地质条件和外部荷载变化而变化，就本工程而言，通过桩顶最大位移、沉降量和最小抗倾安全系数对比分析，满足桩顶最大位移最佳插入比为1.4～2.0，满足沉降量要求插入比大于1.6即可，满足H+Hat组合钢板桩的最小抗倾安全系数最佳插入比是1.6至无穷；取三者的交集1.6～2.0。所以对于本工程来说，最佳入土深度为8m～10m。

四、结论

本文主要分析了H+Hat组合钢板桩入土的影响因素，入土深度大小的主要影响因素取决于桩顶位移、沉降量和抗倾覆稳定性。

当钢板桩的入土深度较小，H+Hat组合钢板桩会发生倾覆，且桩顶最大位移和沉降量大于安全值。最佳插入比不是一个定值，随着土层地质条件和外部荷载变化而变化，就本工程而言，H+Hat组合钢板桩的最优插入比为1.6～2.0。

[1]卢明.钢板桩在支护工程中的应用[J].价值工程,2010,8(21): 98-99.

[2]夏军.软土地基钢板桩码头允许位移探讨[J].水运工程,2010,39(11): 137-140 .

[3]李仁民,施占新,刘松玉等.弹性地基梁法和等值梁法进行基坑支护设计研究[J].西部探矿工程,2007,10(23): 009.

[4]吴海涛.内河航道整治中钢板桩护岸应用分析[J].江西建材, 2014,21:138.

宋宣谕(1991-)，男，汉族，江苏连云港人，助理工程师，施工管理，本科，中交三航局兴安基建筑工程有限公司。