從設(shè)計、施工淺談鋼板樁在支護工程中的應(yīng)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(chǔ)工程中的應(yīng)用越來越廣,本文作者結(jié)合工程實例從設(shè)計、施工角度闡述了其對鋼板樁在支護工程中應(yīng)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(gòu)成連續(xù)的板墻，作為基坑施工的支護結(jié)構(gòu)。鋼板樁支護結(jié)構(gòu)通常由鋼板樁和必要的支撐或拉錨體系組成,以抵抗外側(cè)荷載。因鋼板樁結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、強度高、鎖口緊密、水密性好、施工方便、施工速度快等優(yōu)點，近年來在國家基礎(chǔ)建設(shè)、城市建設(shè)的快速發(fā)展下，鋼板樁在基礎(chǔ)工程支護施工中也得到了廣泛應(yīng)用。

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

2 鋼板樁支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計

鋼板樁支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要包括結(jié)構(gòu)設(shè)計計算、鋼板樁型號及內(nèi)支撐材料的選擇、施工工藝的確定等。

2.1鋼板樁支護結(jié)構(gòu)的計算

2.1.1計算荷載的選取

岸上鋼板樁支護結(jié)構(gòu)所受荷載主要為土壓力，水壓力、基坑外側(cè)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(jié)構(gòu)所受荷載主要為土壓力、水壓力、水流力、波浪力。對于任何結(jié)構(gòu)計算而言,荷載的選取極其重要，過于保守的取值會造成結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)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(jié)構(gòu)不安全，因此合理的荷載取值是支護結(jié)構(gòu)安全、合理進行設(shè)計計算的前提。

(1)土壓力、水壓力  

基坑工程中,要準(zhǔn)確模擬、計算支護結(jié)構(gòu)實際所受土壓力、水壓力極其復(fù)雜,目前針對這方面的研究成果也比較多，但是絕大多數(shù)并沒有得到廣泛的應(yīng)用。支護結(jié)構(gòu)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(xiàn)有研究理論及根據(jù)實際施工情況進行調(diào)整。土體力學(xué)特征值的取值可以參考施工場地地質(zhì)報告(建筑工程在施工前均會進行詳細(xì)的、針對性的地質(zhì)勘探并提供設(shè)計方、施工方詳細(xì)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(zhì)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(tǒng)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(rèn)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(yīng)實際情況。滲流會對土體強度、土體自重應(yīng)力產(chǎn)生較大的影響，所以在分析采用水土分算還是合算時,應(yīng)根據(jù)地質(zhì)報告及現(xiàn)場實際施工工序情況，對施工中可能存在滲流現(xiàn)象的不管是何種土層，均應(yīng)采用水土分算法。

(2)水流力、波浪力

水中鋼板樁支護結(jié)構(gòu)除了受到靜水壓力外，一些環(huán)境下的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，筆者認(rèn)為水流力對整個支護結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，應(yīng)對整個結(jié)構(gòu)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(jù)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(jù)結(jié)構(gòu)實際受水流力作用的位置進行整個基坑的穩(wěn)定性驗算。

對于需要計算波浪力的支護結(jié)構(gòu)，設(shè)計波浪的重現(xiàn)期可取25年一遇。由于波峰作用時，鋼板樁支護結(jié)構(gòu)受到波壓力作用;而波谷作用時,鋼板樁支護結(jié)構(gòu)受到波吸力的作用。計算時應(yīng)根據(jù)可能出現(xiàn)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(jù)各行業(yè)相關(guān)設(shè)計規(guī)范中的計算公式進行。

(3)基坑外側(cè)的附加力

基坑外側(cè)的附加力主要指岸上基坑施工中外側(cè)施工車輛及材料、機具堆放引起的,有些作用荷載對支護結(jié)構(gòu)的計算影響較大，所以在設(shè)計計算時應(yīng)根據(jù)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(xiàn)超出設(shè)計考慮荷載的情況。