談鋼板樁支護施工的運用與實踐

郭 虎

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西晉中 030600)

0 引言

近年來，隨著國內基礎設施的完善以及各類工程的快速發展，鋼板樁的施工在諸多結構中都有應用，無論是永久性構筑物方面，還是臨時性構筑物方面，特別是市政基礎設施的工程中擋水、擋土墻等的建設都在不斷地增加。加之鋼板樁作為支護結構的一種類型，它具有高強、輕質、隔水性好、使用壽命長、安全性高，對空間要求低、環保效果顯著等特點，還具有救災搶險的功能，再加上施工簡單、工期短、可重復使用、建設費用低等等，所以鋼板樁的運用相當廣泛。下面就以某市市政基礎設施工程建設為例做一簡單介紹。

1 鋼板樁支護的布置

對于雨污水管道溝槽深度5 m＜H≤8 m的基坑，采用鋼板樁支護。二部槽開挖前須打鋼板樁，根據土質及挖深情況采用不同長度的鋼板樁。

鋼板樁長度L=入土深5 m+溝槽深+超出二部槽0.5 m，入土深度(設計溝槽標高以下)不小于3 m～5 m。二部槽開挖后要加設鋼橫撐，縱向間距5 m 1根，便于下管。水平撐設置按溝槽底至槽頂標高的實際情況分別設1道～2道。上道橫撐設在溝槽頂下60 cm處，下道橫撐設在溝槽中部。橫撐應隨土方開挖進度隨挖隨撐。

5 m＜H≤8 m溝槽支護示意圖見圖1。

圖1 5 m＜H≤8 m溝槽支護示意圖

2 懸臂式鋼板樁計算

根據實際情況采用懸臂式鋼板樁插入坑底，由于僅在特殊情況時打設支撐，鋼板樁的穩定完全靠坑底以下兩邊的土壓力維持。根據北京市市政工程局編制的《市政工程施工手冊》，鋼板樁支撐上的土壓力計算與擋土墻的計算不同，是近似的或經驗性的。

1)懸臂式鋼板樁簡化計算示意圖如圖2所示。

2)入土深度計算公式:

其中，Ka為主動土壓力系數，Ka=tg(45°－φ/2)=0.33;Kp為被動土壓力系數，Kp=tg2(45°+φ/2)=3;K為被動土壓力安全系數，取 1.1。

計算所得t=4.9 m。

圖2 懸臂式鋼板樁簡化計算示意圖

由式(1)求得鋼板樁入土深度t，作為實際入土深度，再增加0.5 m作為超出二部槽高度，則鋼板樁總長度為:L=h+t+0.5=5+6.5+0.5=12 m。

3)最大彎矩截面在基坑底深度T0計算，該截面的剪應力為0:

4)土壓力計算。

根據朗金理論壓力計算:因緊鄰建筑物的安全系數為3。

則:Ea=3γh×2Ka/2=3×21×5.53×2×0.45/2=3×52.3=157 kN/m。

其中，γ為墻后土的重度，21 kN/m3;h為計算點距土表面的深度，5.53 m;Ka為主動土壓力系數，0.33，在此計算取 0.45。

5)支護結構頂端的水平位移值計算:

其中，δ為懸臂排樁上段結構柔性變形值;Δ為下段結構在最大彎矩作用下產生的轉角;θ為下段結構在最大彎矩作用下產生的水平位移。

6)支護排樁選擇及撓度驗算。

a.撓度驗算。

按換算等值荷截計算:

q=［(157/100)× (36+13.6+36)］/2=134.2 kN/m=13 420 kN/cm=13 694 kg/m。

彈性模量E=210 000 kg/cm2;截面慣性矩I=552 cm4;

則其撓度 Fa=(13 694×5.534)/(8×210 000×552)=12 806 511.65/927 360 000=0.014 cm=0.14 mm。

b.由計算可知:采用鋼板樁作為本工程的支護結構，能滿足現場條件要求，同時能滿足支護結構不允許變形的施工要求。

3 支護方法及方式

1)檢查井、建筑物及土質差段支護方式。

入土深度取5 m，樁長12 m(9 m)，鋼板樁。

2)土質較差段鋼板樁支護方法及形式。

入土深度取5 m，樁長12 m，鋼板樁。

由于工期緊，任務重，溝槽開挖、支護可根據實際水文地質情況采取多種形式。鋼板樁支護可采用LWBV-9(12)m鋼板樁、36-C號工字鋼、槽鋼。具體施工方案如下:

打設和拔除鋼板樁采用型號為EX350H鋼板樁振動打拔樁機10臺，激振力800 kN。鋼板樁數量按1個施工段300根考慮，每一施工段基槽兩邊各設150根，前一施工段施工完畢拔除后，轉入下一施工段，依此反復周轉使用。

4 鋼板樁施工方法

1)鋼板樁的調運和堆放。

鋼板樁進場前需要檢查整理，發現有損傷的隨時調整，整理時盡量不使其彎曲變形，避免碰撞，尤其不能碰壞連鎖口。鋼板樁的調運應注意保護避免受到損傷，每次起吊都采用兩點吊，根數不能太多。鋼板樁的堆放應放置在經過壓實處理后的平坦而堅固的場地上，堆放的位置、方向都應考慮到施工方便，每層間的堆放應墊有枕木，數量不超過5根，高度不超過2 m。

2)鋼板樁的打設。

鋼板樁打入前將樁尖處的凹槽底口封閉，避免泥土擠入，鎖口宜涂以黃油或其他油脂，對鎖口變形、銹蝕嚴重的鋼板樁，整修校正。鋼板樁的打設采用單樁逐根打入的方法進行施打，開挖一部槽之后，首先測定出鋼板樁的軸線及樁位，溜撒白灰線做標志，再間隔一定的距離打設鋼板樁作為導向樁，兩個樁之間掛線作為導線，然后將1根或2根樁插打至正確位置，打至最終深度，如此重復，單樁逐根逐一地連續打樁，直至最后一根樁打完。打樁時一定要做好鋼板樁軸線的控制，先用打樁機吊起鋼板樁，就位時人工配合把樁扶正，注意施打時不能垂直施打，樁頂高程不能相差太大。

3)拔樁與樁孔填砂。

原則上土方回填后方可拔樁，鋼板樁的拔除采用振動錘，作業前對每個板樁的打入情況都做一詳細的檢查，以此判斷拔樁作業的難易程度。拔除時先用振動錘將鋼板樁鎖口振活1 s～2 s，以減小周圍土對鋼板樁的阻力，然后邊振邊拔。如果遇到比較難以拔出的鋼板樁，先用振動錘再振動1 s～2 s，然后將樁再振打0.5 m～1 m，再與振動錘交替振打，然后往上振拔，依次循環反復即可拔樁。拔一根清理一根并及時運走，以保證場地的清潔。鋼板樁拔出后應及時回填樁孔;回填樁孔時應采取措施填實。本工程采用中粗砂灌填，沖水助沉。拔出的鋼板樁應及時清除土砂，涂以油脂，變形較大的板樁需經過整修調直以后，將完整的板樁及時運出工地，堆置在平整的場地上，還可以重新利用。

5 鋼板樁插打的主要施工技術要求及注意事項

1)鋼板樁支護施工應采取有效措施控制好樁位、垂直度，本項目采用單根打入法插打鋼板樁，樁頂標高±100 mm，軸線偏差±100 mm，垂直度偏差1%。

2)鋼板樁的機械性能和尺寸應符合規定要求。

3)施打鋼板樁前應設測量觀測點，控制施打定位。施打時必須保證鋼板樁的位置正確。導向樁打好之后，以槽鋼焊接牢固，確保導向樁不晃動，以便打樁時提高精確度。

4)施打過程中，應做好樁位、標高、垂直度等項的控制，應隨時檢查樁的位置是否正確，對樁位軸線隨時檢驗校正，按照軸線和施工順序進行打樁施工，樁與樁之間咬合要緊密。標高可以采用目測方式進行控制，保證送樁深度滿足設計要求。樁身是否垂直，可采用線墜和目測的方法進行控制，控制在允許偏差的范圍以內，否則應立即糾正或拔出重打。

5)鋼板樁打入時有擠土現象，拔出時又會將土帶出，要注意避免造成板樁位置出現空隙。

6 鋼板樁的特點

1)成品制作，可反復使用。

2)施工靈活簡便，但施工有噪聲。

3)剛度小，變形大，與多道支撐結合，在軟弱土層中也可采用。

4)新的時候止水性尚好，如有漏水現象，需增加防水措施。

5)鋼板樁強度高，樁與樁之間的連接緊密，隔水效果好。

7 鋼板樁的施工中遇到的問題及處理方法

由于地質結構復雜，鋼板樁打拔施工中常遇到一些難題，常采用如下幾點辦法解決:

1)鋼板樁雜填土地段擠進過程中遇到石塊等側向擠壓作用力大小不同容易發生偏斜，采取以下措施進行糾偏:在發生偏斜位置將鋼板樁往上拔1.0 m～2.0 m，再往下錘進，如此上下往復振拔數次，可使大的塊石振碎使其發生位移，讓鋼板樁的位置得到糾正，減少鋼板樁的傾斜度。

2)鋼板樁沿軸線傾斜度較大時，采用異形樁糾正，異形樁一般為上寬下窄和寬度大于或小于標準寬度的板樁，異形樁可根據實際傾斜度進行焊接加工;傾斜度較小時也可以用卷揚機或葫蘆和鋼索將樁反向拉住再錘打。

8 結語

本文詳細地介紹了鋼板樁支護的布置、懸臂式鋼板樁的計算、支護方法及方式、鋼板樁的施工方法，而且還深入地分析了鋼板樁的特點、鋼板樁插打的施工技術要求及注意事項、施工中遇到的問題、產生原因及處理方法，希望本文對各位同仁有所幫助，同時也期待著鋼板樁的施工方法能在實踐中不斷地進步，以適應工程發展的需要。