工程施工中的深基坑钢板桩支护技术探究

摘 要：深基坑钢板桩支护技术作为一项重要的地下工程支护技术，广泛应用于城市建设和基础设施工程中，具有显著的经济和技术优势。本文将探讨深基坑钢板桩支护技术的原理、特点以及在工程施工中的关键步骤，包括现场勘察、桩位放线、开挖施工、支撑焊接和拔桩施工等。通过深入研究工程施工中的深基坑钢板桩支护技术的应用，以期可以更好地理解其在不同工程项目中的应用，并为工程领域的专业人员提供有关深基坑钢板桩支护技术的有益参考。

关键词：工程施工；深基坑钢板桩支护技术；应用文章编号：2095-4085（2024）02-0064-03

0 引言

在城市化进程和基础设施建设的快速发展背景下，深基坑工程成为城市建设中不可或缺的一部分。然而，深基坑的施工常伴随着地下水位较高、土壤条件复杂、周围环境敏感等挑战。为了确保深基坑施工的安全性和稳定性，深基坑钢板桩支护技术应运而生，已成为解决这些挑战的有效手段之一。本文深入探究深基坑钢板桩支护技术，通过全面了解深基坑钢板桩支护技术的原理和实际应用，旨在更好地理解其在现代工程施工中的重要性，为城市建设和基础设施工程的成功提供支持。

1 钢板桩支护技术应用原理

深基坑钢板桩支护技术是一种常用的基坑支护方法，钢板桩通常由高强度的钢材制成，因此具有良好的抗压和抗弯强度，能够承受高强度的压力和荷载。由于钢板桩本身密封性好，可以有效地防止地下水和土壤的渗透，从而保护基坑内部免受水和土壤的侵蚀。振动锤通过振动冲击的方式将钢板桩逐渐推入地下，这样的安装方式能够有效地穿越不同类型的土壤和岩石，振动安装还有助于减少周围土壤的密实度，降低安装阻力，使钢板桩能够更轻松地进入地下。相邻的钢板桩之间设置套嵌锁口，这些锁口能够相互嵌合，形成一个坚固的支撑结构，增强支护系统的整体稳定性，防止土壤渗透［1］。同时，钢板桩通常不是独立使用的，而是与其他支撑部件，如钢围檩、支撑横梁等协调应用，以构建完整的基坑支护系统。钢板桩支护技术在路桥工程基坑支护中广泛应用，因为它能够有效地应对不同地质条件下的挑战，如高地下水位、松散土壤、软岩等，可以用于创建临时或永久性基坑，以支持道路、桥梁和隧道等基础设施的施工。

2 深基坑钢板桩支护技术的特点

2.1 地域性特点

中国的地理环境多样，南方和北方的地理条件存在显著的差异。南方通常有更多的高地下水位、松软的土壤和多雨的气候，而北方则可能有较低的地下水位、坚硬的土壤和干燥的气候，地理和土壤条件的差异直接影响深基坑的设计和支护方式的选择。由于地域性差异，深基坑钢板桩支护技术的应用会因地区而异。在南方地区，更常见的是应对高地下水位和松软土壤的挑战，因此需要更多的水文控制和防水措施。而在北方地区，更注重对坚硬土壤和岩石的支护。不同地区的工程项目的深基坑规模和深度也可能不同，一些城市的土地利用和建筑需求导致需要更深更大的基坑，会影响到深基坑钢板桩支护技术的具体设计和施工方式。

2.2 复杂性特点

地下土壤的性质在不同地区和深度可能会发生显著变化，包括土壤类型、压缩性、剪切强度等。施工人员需要在不同的地质条件下应用深基坑钢板桩支护技术，因此必须具备适应性和灵活性。在进行基坑支护工程前，进行地质勘察和土壤测试是必要的，但这些数据的获取通常受到一定的限制，地下地质信息的不确定性使得工程师难以准确预测地下条件。深基坑支护中的一个重要任务是计算地下土壤对支护结构的压力。然而，土压力的计算涉及到复杂的土力学原理，包括活动土压力、静止土压力、地下水压力等，这些因素的相互影响使得土压力计算变得复杂，需要精确的数据和分析［2］。由于复杂性特点，深基坑钢板桩支护工程存在一定的风险，如土壤塌方、钢板桩变形等，工程师需要制定有效的风险管理计划，包括监测措施和应急处理方案，以应对可能发生的问题。同时，由于复杂性特点，深基坑钢板桩支护工程需要更多的时间和资源来处理不确定因素和应对挑战，从而增加工程成本。

2.3 多因素性特点

深基坑钢板桩支护技术的多因素性特点是指在实际施工中，涉及到多种因素和变量，这些因素的相互作用可能导致各种复杂情况和问题，从而对施工安全和工程质量造成潜在威胁。第一，复杂地下环境。深基坑的地下环境涉及多种因素，包括地质条件、地下水位、土壤类型、地下结构等，这些因素的变化可能会导致基坑施工难度的增加，需要综合考虑多种因素来确定最佳的支护方案。第二，土壤数据的不确定性。地下土壤数据的准确性对深基坑钢板桩支护技术的应用至关重要。然而，由于地质条件的多样性和复杂性，土壤数据的测量和分析可能存在一定的不确定性，导致支护方案的调整和风险管理的需求。第三，施工监督和管理。深基坑施工需要严格的监督和管理，包括施工进度、质量控制、安全管理等多个方面。如果施工监督不到位或管理不当，可能会导致施工事故的发生。第四，应对突发情况。在深基坑施工中，突发情况如地下水涌出、土体塌方等可能随时发生。工程师和施工团队需要具备处理紧急情况的能力，迅速采取行动以保障安全。

3 工程施工中的深基坑钢板桩支护技术的应用

3.1 做好现场勘察和桩位放线工作

在深基坑施工中，特别是在采用钢板桩支护技术的情况下，做好现场勘察和桩位放线工作至关重要，对于确保深基坑的稳定性、安全性以及支护工程的成功具有关键性作用。现场勘察是深入了解地下地质条件的关键步骤，工程师需要仔细研究土壤类型、岩石分布、地下水位、地下障碍物等地质特征，以便制定合适的支护方案。在现场勘察中，必须查明是否存在任何现有的地下管道、电缆、地下设施等，以避免损坏或干扰这些设施。现场勘察还需要考虑周边环境因素，如气象条件、地震风险、邻近建筑物等，以确保支护方案的设计能够应对这些因素现场勘察数据的准确性对支护工程至关重要［3］。因此，采用专业仪器进行测量和数据采集是必要的，以确保勘察数据的准确性和可靠性。同时，桩位放线工作是为了确保每根钢板桩都准确地位于设计要求的位置上，从而满足支护结构的稳定性和承载能力要求。桩位放线工作需要高度精确，任何偏差都可能对支护系统的性能产生不利影响。使用现代测量技术和工具，如全站仪、GPS等，可以提高放线的准确度，桩位放线工作需要与设计图纸的内容充分协调，以确保桩的位置、深度和间距与设计要求一致。一旦桩位放线完成，需要在施工区域标记出桩位的位置，特别是管道和桩基础位置，以确保后续的支护施工不会损害地下设施。

3.2 做好开挖和打桩施工

在深基坑钢板桩支护技术的应用中，进行开挖和打桩施工对保证深基坑稳定及支护工作的顺利进行起着决定性作用。在开挖过程中，要按照基坑的设置区域和深度，选用适当的挖掘机械，同时，还应将大型和小型的挖掘机械结合起来，以保证基坑的挖掘质量。在深基坑开挖过程中，应严格控制基坑的深度与宽度，以确保符合设计要求，同时避免对后续的回填施工造成不必要的影响。要想高效地进行深基坑钢板桩支护施工，施工人员可以将钢板桩之间的距离结合起来，将其划分成5m的工作面，以便有序进行工作。在打桩施工中，施工人员必须严格按照桩位放线工作的结果来确定钢板桩的准确位置，桩位的准确性对支护的有效性至关重要。每个钢板桩之间的距离应根据设计要求进行精确控制，以确保支护结构的均匀分布和稳定性，钢板桩的角度必须保持垂直，避免出现角度倾斜的现象，以确保钢板桩的支护作用。

3.3 做好基坑开挖施工

在进行深基坑的开挖时，施工人员必须结合工程计划和深度要求来控制施工进度，要确保按照设计要求逐步开挖基坑，避免过快或过慢的施工进度。当开挖深度达到一定程度时，需要进行支护焊机施工，通过焊接双向支撑钢板材料，形成第一层支护结构面，以确保基坑的稳定性和安全性。在第一层支护结构面完成后，必须在结构面上放置监测设备，监测基坑的变形、土压力、地下水位等关键参数，以及支护结构的性能。一旦第一层支护结构面形成并监测设备安装完毕，施工人员可以继续进行第二阶段的深基坑开挖。在这个阶段，必须确保开挖深度达到设计要求。当第二阶段开挖深度达到预期数值时，需要进行第二道焊接支撑施工，通过焊接额外的支护结构，以进一步加固和稳定基坑［4］。通过逐步开挖和支护的方法，确保基坑在施工过程中保持稳定，支护结构的焊接和施工必须严格按照设计要求进行，以确保支护的有效性（如图1）。在所有施工阶段，必须进行质量控制，包括焊接质量的检查和监测设备数据的定期收集和分析，及时发现和纠正潜在问题，以确保基坑的施工质量。

3.4 做好支撑焊接施工

在深基坑的开挖过程中，支撑焊接施工是一个分阶段的关键步骤。具体来说，施工人员需要根据不同的开挖深度进行支撑结构的焊接施工，这一过程需要特别的注意和技巧。在深基坑开挖的初始阶段，首先进行第一层支撑结构的焊接。在这个阶段，焊工需要确保支撑结构的垂直度，垂直焊接是通过水平方向进行的，以确保支撑结构的垂直性，确保焊接点均匀分布且焊接牢固。完成第一层支撑的垂直焊接后，才能进行横向整体结构支撑的焊接施工，这一步骤至关重要，因为整体结构支撑起到支撑整个基坑的作用。通常，使用直径为18cm的圆形钢管进行焊接支撑，焊接时需要确保支撑材料的位置准确，焊接点牢固，以及焊接质量良好。在完成支撑焊接后，必须对焊接结构进行仔细检查。检查焊接点是否均匀，焊接是否牢固，以及结构是否出现变形，焊接结构的稳定性对于支撑的有效性至关重要。如果在检查中发现任何问题，如焊接结构的变形或不牢固，施工人员必须立即采取措施。通常情况下，需要停止深基坑的开挖施工，并立刻对焊接支撑进行修复和优化，以确保其承重能力符合相关标准。同时，承台是深基坑钢板桩支护的重要结构，对整个支护施工至关重要，施工人员必须确保承台的焊接质量，以确保其牢固稳定。

3.5 做好拔桩施工

在进行拔桩之前，施工人员必须先拆除临时支护体系，需要按照严格的加工顺序进行，通常是先拆除垂直方向的支护，然后再拆除水平方向的支护［5］。拆除工作必须谨慎进行，以防止对基坑的稳定性造成不必要的影响。在拆除临时支护体系之前，必须加固支护中所用的混凝土材料，这涉及到深基坑的回填施工，确保回填材料填充均匀并紧实。完成回填后，还需要进行检查，以保证回填的质量达到要求，从而增强基坑的稳定性。拔桩过程通常需要专用的设备，如拔桩机，需要保证设备能够施加足够的力量将钢板桩从地下拔出，拔桩过程需要小心进行，以防止损坏钢板桩或者对周围环境造成损害。在拔桩施工中，必须进行质量控制，确保拔桩工作的顺利进行，监测拔桩过程中的力量和位移，以及确保拔桩工作不会对基坑的稳定性产生不利影响。拔桩施工是一个具有潜在危险的工作，因此必须采取适当的安全措施，包括培训和使用个人防护设备，以确保施工人员的安全。

3.6 基坑回填施工操作

基坑回填施工是深基坑钢板桩支护技术应用中的一个不可忽视的环节。正确的回填施工操作可以保证基坑的稳定性和安全性，减少施工风险。在进行基坑回填之前，质量检验人员应增强自己的岗位责任意识，特别关注回填土质量问题，需要深化检测力度，确保回填土质量符合要求。回填体的含水率应该合适，一般不超过14%，水分含量太高，会引起回填体不稳定，产生沉降问题。回填土应按照分层摊铺的方式进行操作处理，每一层的摊铺厚度不应超过200mm，有助于均匀分布回填土，并提高回填土的压实度［6］。在摊铺完每一层回填土后，必须进行夯击处理，以确保回填土的密实度，有助于减少回填土的沉陷和稳定性问题。

4 结语

总之，深基坑钢板桩支护技术作为地下工程领域的重要支护手段，不仅为城市建设和基础设施工程提供了关键性的解决方案，也推动了施工技术的不断创新与发展。在现代城市化进程中，深基坑工程的安全、高效施工对于推动城市建设、改善城市功能和提升人民生活质量至关重要。然而，在深基坑钢板桩支护技术的实际应用中，仍然需要不断挑战和突破技术难题，进一步提升其适用范围和施工效率。加强科研、工程实践经验的交流和分享，推动新技术、新材料的研发与应用，将是未来深基坑工程领域的发展方向。

参考文献：

［1］陈红限.基坑钢板桩支护技术在路桥工程施工中的应用［J］.城市建设理论研究（电子版），2023（5）：92-94.

［2］张伟.深基坑钢板桩支护技术在工程施工中的应用［J］.科技创新与应用，2023，13（4）：154-157.

［3］陈贺宇，曹文健.路桥工程施工中基坑钢板桩支护技术的应用［J］.运输经理世界，2022（10）：103-105.

［4］李刚.路桥工程施工中基坑钢板桩支护技术的应用［J］.交通世界，2021（36）：59-60.

［5］张建伟.路桥工程施工中基坑钢板桩支护技术的应用［J］.运输经理世界，2021（24）：146-148.

［6］叶友节.基坑钢板支护技术在路桥工程施工中的应用［J］.四川水泥，2019（12）：36.

作者简介：王磊（1987—），男，汉族，湖北宜昌人，本科，工程师。研究方向：项目施工生产与管理。