從設計、施工淺談鋼板樁在支護工程中的應用

       劉亮亮

         (江蘇順達工程科技有限公司)    2013年

摘要：隨著鋼板樁在建筑、市政、鐵路、港口、碼頭等基礎工程中的應用越來越廣,本文作者結合工程實例從設計、施工角度闡述了其對鋼板樁在支護工程中應用的一些體會、心得。

鋼板樁是一種帶鎖口的型鋼板樁，可以利用振動錘或植樁機將其壓入地下構成連續的板墻，作為基坑施工的支護結構。鋼板樁支護結構通常由鋼板樁和必要的支撐或拉錨體系組成,以抵抗外側荷載。因鋼板樁結構質量輕、強度高、鎖口緊密、水密性好、施工方便、施工速度快等優點，近年來在國家基礎建設、城市建設的快速發展下，鋼板樁在基礎工程支護施工中也得到了廣泛應用。

本文結合我公司近年來鋼板樁支護工程實例，從設計、施工角度對鋼板樁在支護工程中的應用談一些體會、心得。 

2 鋼板樁支護結構的設計

鋼板樁支護結構的設計主要包括結構設計計算、鋼板樁型號及內支撐材料的選擇、施工工藝的確定等。

2.1鋼板樁支護結構的計算

2.1.1計算荷載的選取

岸上鋼板樁支護結構所受荷載主要為土壓力，水壓力、基坑外側施工車輛作用及材料、機具堆放引起的附加力;水中鋼板樁支護結構所受荷載主要為土壓力、水壓力、水流力、波浪力。對于任何結構計算而言,荷載的選取極其重要，過于保守的取值會造成結構設計復雜、材料浪費以致增加施工成本;然而荷載取值考慮不周全又會造成結構不安全，因此合理的荷載取值是支護結構安全、合理進行設計計算的前提。

(1)土壓力、水壓力  

基坑工程中,要準確模擬、計算支護結構實際所受土壓力、水壓力極其復雜,目前針對這方面的研究成果也比較多，但是絕大多數并沒有得到廣泛的應用。支護結構在施工過程中所受的實際土壓力、水壓力受諸多因素的影響，計算時通常參考現有研究理論及根據實際施工情況進行調整。土體力學特征值的取值可以參考施工場地地質報告(建筑工程在施工前均會進行詳細的、針對性的地質勘探并提供設計方、施工方詳細的分析報告，而在一些鐵路、公路工程中,由于工程線路較長,待施工的基坑位置并不一定有地質勘查點，對于較大型基坑建議施工前對這些位置進行補勘)。目前土壓力的計算主要采用庫侖土壓力法和朗肯土壓力法，水壓力的計算直接采用靜水壓力公式。在分析采用水土分算還是合算時，目前一般籠統概括為粘土和粉土采用水土合算,砂土、卵石層采用水土分算。這種計算方法在許多工程實例中也被證實是合適的，筆者認為在不存在滲流的情況下粘土和粉土采用水土合算是合適的，但是在存在滲流的情況下，這種計算方法并不能真實的反應實際情況。滲流會對土體強度、土體自重應力產生較大的影響，所以在分析采用水土分算還是合算時,應根據地質報告及現場實際施工工序情況，對施工中可能存在滲流現象的不管是何種土層，均應采用水土分算法。

(2)水流力、波浪力

水中鋼板樁支護結構除了受到靜水壓力外，一些環境下的結構還會受到水流力、波浪力的作用。

在沒有潮汛作用的情況下，對于最大流速小于2m/s的支護結構，筆者認為水流力對整個支護結構的影響不大，甚至可以在計算時不予考慮。但是對于受到潮汛作用的支護結構，應對整個結構取一般施工水位、最高水位及最低水位(最高、最低峰值水位根據基坑施工、使用周期、安全性要求考慮取 25 年一遇、50年一遇進行取值)分別進行計算,并根據結構實際受水流力作用的位置進行整個基坑的穩定性驗算。

對于需要計算波浪力的支護結構，設計波浪的重現期可取25年一遇。由于波峰作用時，鋼板樁支護結構受到波壓力作用;而波谷作用時,鋼板樁支護結構受到波吸力的作用。計算時應根據可能出現的不同工況按最不利組合進行計算。

水流力、波浪力的計算方法可以根據各行業相關設計規范中的計算公式進行。

(3)基坑外側的附加力

基坑外側的附加力主要指岸上基坑施工中外側施工車輛及材料、機具堆放引起的,有些作用荷載對支護結構的計算影響較大，所以在設計計算時應根據擬施工情況進行考慮并且在施工過程中對基坑外施工車輛的站位、行車位置及機具材料的堆放位置進行限制,不允許出現超出設計考慮荷載的情況。