淤泥地质条件下深基坑钢板桩支护技术

文／郭迎涛 中国电建集团河北工程有限公司 河北石家庄 050021

引言：

淤泥地质条件下的深基坑施工一直是土木工程领域中的一个挑战。由于淤泥质土壤具有独特的物理和力学特性，特别是其蠕变性，为施工带来了不少难题。在众多的基坑支护技术中，钢板桩因其独特的优势成为了工程师们的首选。其结实、持久，且具有良好的防水性，使其在众多困难地质条件下都表现出色。但是，任何技术的应用都不是没有局限性的。在淤泥地质条件下，钢板桩的传统施工方法可能会遇到诸多问题。不仅可能导致支护结构发生变形，还可能影响到周边建筑物和地下管线的安全。因此，对这一技术的深入研究和应用，不仅需要我们关注其显而易见的优点，还要对其潜在的风险有足够的认识，以确保施工的安全和效果。随着现代工程技术的不断进步，我们正面临着重新审视和完善深基坑钢板桩支护技术在淤泥地质条件下应用的重要时刻。这将是本文探讨的核心议题，希望为该领域带来新的思考和启示。

1.深基坑钢板桩支护工程概况

1.1 施工现场情况分析

浙北换流站站址位于浙江省杭州市临平区梅家河村西侧，北距京杭大运河300m，西距东家河村450m，南距东坝河村200m，东距梅家河村约150m，位于运河一级缓冲区边线以外。工程场地东西向长680m，南北向长380m，围墙内占地面积约25 公顷。场地主要以农田、林地为主，局部为鱼塘。

本工程±0.00m 为4.1m，场坪标高-1.0m。雨水蓄水池位于站区西南角，目前周围建筑物桩基已施工完毕，其他未开始施工。对于此次施工的雨水蓄水池和雨水泵井，其中雨水蓄水池设计底标高-6.8m，雨水泵井设计底标高-8.1m。水池下部为直径500cm 水泥搅拌桩，桩中心间距750mm。根据设计图纸，本着安全适用、技术先进、经济合理、确保质量和保护环境的原则，拟采用钢板桩对基坑进行支护施工[1]。

1.2 场地地层条件分析

本工程位于浙江省杭州市临平区梅家河村西侧，场地地层分布较为平稳、上部以第四系全新统湖沼积粉质粘土、海积淤泥质粉质粘土、冲海积粘质粉土和海积淤泥质粘土为主，下部以第四系上更新统冲湖积粉质粘土、海积粉质粘土和冲积成因的砂砾石为主。

场地浅部地下水类型主要为第四系孔隙潜水，主要赋存于浅部粘性土和粉土地层，受大气降水补给为主，以蒸发排泄为主。场地下部地下水类型为承压水，主要赋存于（6）层砂砾石，以地下径流为主要的补给和排泄通道。

勘探期间地下水位埋深在0.3m～1.7m 不等，实测最高地下水位高程为3.15m，平均地下水位高程为1.74m；场地年地下水位变幅一般0.5m～1.0m，雨季时地下水位可接近地表。场地回填平整后地坪设计标高为3.55m，总体地下水位会有抬升，建议抗浮设防水位高程可取3.5m。

1.3 基坑降水数据分析

构筑物参数见下表，基坑开挖深度超过5 米，站址地下水位较高，需安排井点降水，待井点水位降到基槽1 米以下方可开挖，施工中保持持续降水，直到回填前确保水位低于基坑。

2.深基坑钢板桩支护施工技术

深基坑钢板桩支护施工技术在现代建筑工程中起到了关键作用，它成为了支护深基坑、保障建筑稳定性和安全性的首选技术。这种技术的应用，尤其在大都市的密集建筑环境中，为城市建设提供了更多的可能性。然而，像所有技术一样，深基坑钢板桩支护施工也会受到多种因素的影响。这些因素可能来源于地质条件、施工技术的局限性或者人为错误。例如，地下水的存在可能会影响钢板桩的稳定性；不合理的施工顺序或方法也可能导致结构变形或失稳。因此，这一技术的应用并非简单地“按图索骥”，而需要深入了解和掌握其核心原理和操作细节。应用深基坑钢板桩支护施工技术的主要目的是为了增强基坑的稳定性。钢板桩的优点在于它结合了轻度和刚度两大特点，这使得它具有出色的承载和防止土体侧移的能力。此外，钢板桩的预制性和模块化设计也大大提高了施工效率和质量控制的可能性。为确保这一技术的有效应用，技术人员必须首先对建筑工程的实际情况进行深入而全面的分析。这包括对土壤、地下水和周边建筑的情况进行详尽的勘察。只有充分了解施工环境的特点，才能制定出合适的施工方案。另外，可能出现的风险因素和突发情况的预测也是至关重要的。例如，如果地下水位突然上升，或者发现了未知的地下障碍物，施工方案可能需要进行相应的调整。这就要求技术人员不仅要有丰富的经验，还要具备出色的应变能力。设计过程中的每一个环节都十分关键。从初步的设计方案到具体的施工细节，每一步都要确保其科学性和可行性。对施工区域的勘察是基础，这不仅可以为设计提供必要的数据，还能够帮助工程团队预测和避免可能的风险。考虑建筑的整体布局，确保深基坑施工不会影响到周边的建筑和道路。同时，确定合适的荷载值和评估开挖深度，确保钢板桩支护结构的稳定性和安全性。数据信息的收集和分析也是设计过程中的一个关键环节。随着现代技术的发展，我们已经可以使用各种高精度的仪器设备对施工环境进行测量和分析。这些数据不仅可以为设计提供参考，还能够帮助施工团队实时监控施工进度和质量[2]。

3.淤泥地质条件下深基坑钢板桩支护技术研究

3.1 钢板桩吊运及堆放

装卸钢板桩宜采用两点吊。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，注意保护锁口免受损伤。钢板桩应堆放在平坦而坚固的场地上，必要时对场地地基土进行压实处理。在堆放时要注意：

3.1.1 堆放的顺序、位置、方向和平面布置

在进行钢板桩的吊运和堆放时，必须精心规划堆放的顺序、位置、方向以及平面布置，以确保施工的便捷性和安全性。首先，考虑到后续施工方便，应根据基坑的具体形状和尺寸来确定钢板桩的堆放位置。通常情况下，钢板桩应堆放在基坑附近，离施工现场不远，以缩短运输距离。其次，钢板桩的方向应与后续吊装和安装的方向一致，以减少钢板桩的二次移动和调整。最后，平面布置应尽可能地均匀，避免出现过于密集或不均匀堆放的情况，以便于取用和管理。

3.1.2 钢板桩的分堆放和标识

钢板桩在堆放时必须根据其型号、规格、长度和施工部位进行分别堆放，并在堆放处设置明确的标识，以便后续施工人员准确识别和使用。这意味着不同规格和长度的钢板桩应分开堆放，不同施工部位的钢板桩也应分别存放。在堆放处应设置标牌或标志，清晰地标明钢板桩的相关信息，例如型号、规格、长度以及适用的施工区域。这有助于减少混淆和错误使用，提高施工的效率和精度[3]。

表1 雨水蓄水池及雨水泵井施工参数表

向临时道路，然后排出场外。这种排水方式有助于将雨水从基坑周围迅速排除，避免积水对施工造成不利影响[4]。

3.4 钢板桩支护拔桩施工技术

在封闭式钢板桩墙的拔桩施工中，拔桩起始位置的选择至关重要。为确保整体结构的稳定性和拔桩效率，应从距离桩角5 根以上的地方开始拔出。而对于那些位置不太理想或受到较大土壤阻力的板桩，间隔性的拔除策略是个有效方法，这种策略可以确保拔桩的平稳进行，减少可能出现的结构损伤或土壤塌陷风险。而在拢桩的实际操作中，振动锤的作用不可忽视。通过对板桩锁口进行适当振动，可以使其在土中更容易移动，从而大大降低了由于土壤粘附带来的阻力。但对于那些特别难以拔出的板桩，单纯依靠振动锤可能并不足够，此时，先利用打桩机稍微将板桩深入土中100～300mm，然后再利用振动锤对其进行振动，这种交替方法可以大大提高拔桩的效率。为了确保土壤稳定性，当板桩被拔至接近基础底板的高度，例如高出土面约500mm 时，应暂停拔桩工作，这时利用振动锤进行短暂的振动，旨在让土壤逐渐填补拔桩后留下的空隙，这种方法有助于防止土壤塌陷，并确保后续施工的安全性。同时，施工过程中起重机的选择和使用同样重要。为了确保拔桩过程中的安全和有效性，起重机的起吊力应该经过精确计算，确保其略小于减振器弹簧的压缩极限。这是基于一个原则，那就是起吊力要足够大以克服土壤对板桩的抗拉力，但同时不能过大，以免给振动锤或其他施工设备带来过大的压力或损伤。振动锤的电源供应也是一个需要注意的问题。由于振动锤在工作过程中可能会面临各种不同的拔桩情况，如土壤阻力的突然增大或其他未知因素，因此为了确保其持续稳定的工作性能，需要提供的电源功率应当是振动锤电动机额定功率的1.2 到2.0 倍。最后，当面临引拔阻力特别大的钢板桩时，如何合理使用振动锤也是个技巧。建议的方法是间歇性地使用振动锤，例如每次使其工作15 分钟，然后让其休息一会儿，这样可以避免振动锤过度加热或工作负荷过大，从而确保其长时间、高效和安全地运行。

3.5 深基坑钢板桩支护施工中支撑焊接

深基坑钢板桩支护施工的焊接过程至关重要，它直接影响到整个支护结构的安全和稳定。首先，焊接应从水平方向的垂直焊接开始。这意味着焊工首先焊接垂直于地面的钢板桩，通常是将板桩的一侧与另一侧焊接在一起，以确保支护结构的垂直度和稳定性。这个步骤是确保基坑支护结构正确定位的关键，因为任何垂直度的偏差都可能导致支护结构的不稳定。其次，在垂直焊接完成后，进行横向整体结构支撑焊接。横向结构板在深基坑钢板桩支护中扮演着关键的角色，因为它们是主要的承载结构。在这个步骤中，焊工将横向结构板与垂直焊接的钢板桩相连接，形成一个整体的支护结构。这确保了支护结构在水平和横向方向上的稳定性和强度。最后，一旦整体的焊接完成，技术人员和质量管理人员应进入现场，使用专业设备对焊接情况进行检查。他们需要确保焊接结构没有变形或扭曲，并且焊缝没有明显的缺陷。这可以通过使用检测工具和仪器来实现，例如测量角度、使用焊接探伤技术等[5]。任何焊接问题都需要及时发现和修复，以确保钢板桩支护结构的安全性和稳定性不受影响。

结语：

淤泥地质条件对于深基坑施工来说是一大挑战。钢板桩在这种环境下的支护技术显示出其不可替代的重要性。钢板桩，由于其自身的物理特性和结构设计，能有效地防止淤泥流动和坍塌，确保基坑周边的土壤结构稳定。在淤泥地质环境中，钢板桩不仅能够提供强大的侧向支持，防止土壤水平位移，还能防止地下水渗入，确保基坑的干燥和安全。采用钢板桩作为淤泥地质条件下的支护系统，不仅能确保施工的安全性，还能提高施工效率，减少工期。但同时，施工者必须对钢板桩的安装、监测和维护技术有深入的了解，以确保整个支护系统的高效运行。总体来说，钢板桩在淤泥地质条件下的深基坑支护技术是现代土木工程中的重要技术，它确保了基坑施工的安全、高效和经济。