利用大型钢板桩加固松软地基的标准化工法研究

【摘要】松软地基是土木工程中常见的问题之一，如果不加固，将会对工程的安全稳定造成严重影响。大型钢板桩作为加固松软地基的一种有效技术，在工程实践中得到了广泛应用。本文介绍了松软地基加固技术的分类和比较，探讨了大型钢板桩加固松软地基的原理和设计方法，分析了工程应用实例，并提出了工法的优化和改进方案。本文旨在为工程实践提供参考和指导。

【关键词】大型钢板桩；松软地基；加固技术；设计方法

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.06.037

Study on Standardized Construction Method of Strengthening Soft Foundation with Large Steel Sheet Pile

LIU Gaojie

（Chengdu Hydropower Construction Project of

China Water Resources and Hydropower Seventh Engineering Bureau， Chengdu 611130， China）

Abstract： Soft foundation is one of the common problems in civil engineering. If it is not reinforced， it will have a serious impact on the safety and stability of the project. As an effective technology for strengthening soft foundation， large steel sheet pile has been widely used in engineering practice. This paper introduces the classification and comparison of soft foundation reinforcement technology， discusses the principle and design method of large steel sheet pile strengthening soft foundation， analyzes the engineering application examples， and puts forward the optimization and improvement scheme of construction method. This paper aims to provide reference and guidance for engineering practice.

Key words： large steel sheet pile； soft foundation； reinforcement technology； design method

物理加固通常是通过增加可以提高地基承载力的钢筋混凝土结构来实现的，主要包括桩、梁、板等。其中，桩是在土中嵌入深度较大的钢筋混凝土柱，以增加地基承载力和稳定性；梁是将混凝土梁置于地基上，通过沉箱法或挖槽法将其固定在地基中；板则是将混凝土板铺设在地基表面或深入地下，以分散地基上荷载，增加地基承载力和稳定性。

化学加固主要是通过注浆、灌浆等方法来提高地基的承载力。注浆法是在地基内注入特定材料，填充地基孔隙，增加地基的密实度和强度，提高地基的承载力。而灌浆法则是将特定材料灌入地基内，与地基土发生化学反应，形成高强度的固化体，从而提高地基的承载力。

土工加固主要包括排水、加固土层、地下挖掘等方法，通过改善地基土的物理性质来增加地基的承载力。其中，排水是通过排除地下水，减少地基土的水分含量，提高地基土的强度和稳定性。加固土层是通过在地基上加设一层新的强度较高的土层，以提高地基承载力和稳定性。地下挖掘则是将部分地基土体挖掘出来，形成地下空腔，减轻地基土体压力，提高地基承载力和稳定性。

2.1大型钢板桩加固松软地基的原理和适用性

大型钢板桩加固松软地基的适用范围主要包括以下几个方面。

1）松软地基加固：松软地基是指土层的压缩性和强度较差，容易引起地面沉降和结构变形，影响工程的使用寿命和安全性。通过大型钢板桩加固，可以使松软地基在外力作用下受到强有力的支撑和约束，增加地基的承载能力和稳定性。

2）海滩、河床等场地加固：海滩、河床等场地地基松散，容易发生泥石流、滑坡等自然灾害，严重影响基础设施建设和社会发展。通过大型钢板桩加固，可以使地基在外力作用下受到强有力的约束，增加场地的稳定性和安全性。

3）复杂地质条件下的基础加固：复杂地质条件下的基础加固难度大，常规加固方法效果不佳，而大型钢板桩可以根据实际情况进行精确的设计和施工，能够克服地质条件复杂的限制，使加固效果更加显著。

2.2大型钢板桩加固松软地基的设计方法和参数选择

大型钢板桩加固松软地基的设计方法包括确定钢板桩的数量、深度、间距等参数。在设计过程中需要充分考虑地基的土性质、荷载条件等因素。参数的选择应兼顾经济性、安全性和实用性，确保加固效果达到预期目标。以下是常用的设计方法和参数选择。

1）土性质的分析：在进行大型钢板桩加固设计时，需要对地基土体的力学性质进行分析，包括土的类型、密度、含水量、黏性、抗剪强度等指标，以确定钢板桩的数量和深度。

2）荷载条件的分析：在进行大型钢板桩加固设计时，需要考虑到建筑物的荷载条件，包括垂直荷载、水平荷载、剪切力等，以确定钢板桩的间距和布置方式。

3）钢板桩的型号和规格的选择：在设计过程中需要选择合适的钢板桩型号和规格，以确保加固效果的达到预期目标。不同型号和规格的钢板桩承受能力不同，可以根据地基的荷载和土的性质选择合适的钢板桩。

4）钢板桩间距和间隔距离的确定：钢板桩间距和间隔距离的确定是大型钢板桩加固设计中一个重要的参数选择。一般情况下钢板桩的间距在钢板桩直径的1.5倍到2倍之间，间隔距离要考虑到钢板桩的承载能力和荷载条件。

5）钢板桩施工机械设备的选择：大型钢板桩加固地基的施工需要使用钢板桩挖掘机、钢板桩振动锤等机械设备，需要根据钢板桩的尺寸和类型选择合适的机械设备。

2.3大型鋼板桩加固松软地基的施工方案设计

大型钢板桩加固松软地基的施工方案设计包括桩的定位、钢板桩的预制和安装等步骤。施工方案应考虑到工程现场实际情况、钢板桩的型号和钢板桩施工的机械设备，确保施工的安全性和高效性。

机械设备并非每个项目都必须全部使用，具体使用情况需要根据实际情况进行调整和决定。同时，在钢板桩的施工中，应严格按照相关标准进行操作，确保施工质量和安全。

钢板桩布置方案设计：根据现场土层性质和土壤基本力学参数等，采用软硬相间的布置方式，保证整个地基的整体性和稳定性。同时，在钢板桩的施工过程中，需要考虑钢板桩的间距和交错方式等因素，确保整个地基具有更好的承载力和稳定性。

钢板桩施工过程：钢板桩施工过程主要包括打桩、验桩、钢板桩加固桩基和桩顶预制梁等。具体流程如下。

1）打桩：在确定好的位置上，使用钢板桩打入机将钢板桩打入地下，直到打到设计的标高深度，保证钢板桩的垂直度和整体性。

2）验桩：钢板桩打完后，需要进行验桩，保证每个钢板桩的长度、直径、位置和斜度等满足设计要求。

3）加固桩基：在钢板桩打入地下后，将混凝土浆料注入钢板桩内部，保证钢板桩和混凝土之间的黏结和稳定性。

4）桩顶预制梁：在每排钢板桩的顶部，固定钢筋，并在钢筋上浇注混凝土，形成桩顶预制梁。预制梁可以将每排钢板桩之间的力传递到梁上，提高整个加固结构的稳定性和强度。

加固效果评估和经验总结：加固完毕后，对加固效果进行评估，并对施工中出现的问题进行总结，为以后的加固工程提供经验。

3.1工程案例介绍和分析

深圳湾超级总部基地项目是一个高层建筑群，总建筑面积约为17万m2，包括两座高层建筑和两座裙楼。该项目位于深圳湾畔，地理条件较为复杂，周围有海水影响，地下水位较高，地基属于松软地层。因此，需要进行钢板桩加固以确保建筑的安全和稳定性。

经过专家和技术人员的评估和设计，采用Φ800钢板桩作为加固方案，钢板桩的长度约为40 m。为了保证加固效果，钢板桩的间距控制在2.5 m左右，每组钢板桩采用两个预应力锚索进行加固。

3.2工程加固设计和方案选择

在钢板桩加固设计中，需要考虑地基承载力、钢板桩的数量和长度、钢板桩的间距和深度、钢板桩的连接方式等技术问题。钢板桩的选用应根据地质情况和工程需求进行合理选择。

在深圳湾超级总部基地项目中，由于地基属于松软地层，需要增加钢板桩的数量和长度，以增强其承载能力。同时，钢板桩的间距和深度也需要进行合理的设计和布置，以保证其稳定性和坚固性。为了保证钢板桩的连接性和稳定性，采用了钢板桩锚杆和预应力锚索进行加固。

3.3工程加固效果评估和经验总结

钢板桩加固方案实施后，经过了长时间的观测和实测，证明其效果良好，达到了设计要求。由于采用了钢板桩和预应力锚索进行加固，加固效果得到了进一步保证。

在工程加固方案实施过程中，需要考虑环保和安全问题。例如，在施工中需要控制土壤的排放和污染，采用环保材料和工艺。同时，需要采取严格的安全措施，保证工人的安全和施工现场的安全。

4.1工法改进和优化方案

针对目前大型钢板桩加固松软地基工法中存在的问题，本文提出了钢板桩的加强设计、预制模具的优化、施工工艺的改进等方案，以提高工法的效率和稳定性。

1）钢板桩的加强设计：在大型钢板桩加固中，加强设计可以通过增加钢板桩的壁厚、设置连接板等措施来提高钢板桩的抗弯强度和刚度，从而增加地基的承载能力。此外，钢板桩的材质也可以进行选择，如采用高强度钢材料来提高钢板桩的承载能力。在加强设计时还需要考虑到施工工艺和成本等因素，以保证方案的实用性和经济性。

2）预制模具的优化：钢板桩的预制过程中，预制模具的设计和制造对于钢板桩的质量和成本具有重要的影响。通过对预制模具的优化，可以提高钢板桩的加工精度和一致性，降低加工成本和人工费用。例如，采用先进的数控加工技术，优化模具设计，使得预制钢板桩的尺寸和形状更加精确和一致，从而提高加固效果和经济性。

3）施工工艺的改进：钢板桩的安装施工是大型钢板桩加固的关键环节，其质量和效率对加固效果有着决定性的影响。因此，在施工过程中需要充分考虑地基土壤的性质和周围环境的影响，并采取相应的措施来保证施工的质量和安全性。例如，在进行振动锤打桩时，应根据不同地质情况和桩的深度选择不同的振动锤，以减少地面振动和噪声，避免对周围环境的影响。同时，施工人员的专业水平和操作技能也是影响施工效果的重要因素，因此需要加强培训和管理，提高施工质量和效率。

4.2工法的可行性分析

钢板桩的加强设计可以提高桩的承载能力和稳定性，预制模具的优化可以降低制造成本和提高生产效率，施工工艺的改进可以提高施工安全性和减少工期。这些方案的实施需要结合具体工程实际情况进行设计和调整，以确保工法的可行性和有效性。同时，在方案实施过程中需要加强监测和管理，确保工程质量和安全。

本文综述了大型钢板桩加固松软地基的技术原理、设计方法和工程应用实例，并提出了工法的优化和改进方案。在实际工程中，应根据地质条件和工程要求选择合适的加固方案，并充分考虑加固效果、施工安全等因素。希望本文对加固松软地基的工程实践具有一定的指导意义。

【参考文献】

[1]赵军民.房屋建筑中砖砌体抗震加固方法研究[J].砖瓦，2023（6）：74-76，79.

[2]黄珍玉.钢筋混凝土结构加固方法分析[J].工程建设，2023，55（1）：43-47.

[3]王辉.混凝土小箱梁粘贴钢板维修加固技术研究[J].交通世界，2023（18）：175-177.

[4]唐杨，张倩萍，王大为，等.基于Midas FEA的某简支空心板梁桥钢板加固仿真分析[J].宁夏工程技术，2023，22（1）：62-68.

[5]宋彧，苏鹏.抗弯承载力加固计算中抗拉强度利用系数变化规律研究[J].建筑结构，2022，52（增刊2）：1845-1849.

【作者简介】

刘高杰，男，1982年出生，工程师，学士，研究方向为市政工程及水利水电工程。

（编辑：于淼）