1、浅谈钢板桩施工技术摘要：结合工程地质情况，对京沪高速铁路黄河南引特大桥承台基坑开挖施工进行了进度、成本分析计算，并从钢板桩设计、施工两方面介绍了京沪高速铁路黄河南引特大桥承台土方开挖的施工技术，以供类似工程参考借鉴。 关键词：深基坑开挖钢板桩 支护 中图分类号：TU74 文献标识码： A 1 工程概况 承台基坑开挖时受地下水、稻田灌溉水影响，基坑周边边坡坍塌严重，造成承台无法施工；基坑放坡开挖受征地宽度不足影响，尤其是大部分墩台穿越村庄民房、道路，将无法采取放坡开挖施工。 2 钢板桩方案 2.1 钢板桩的选用 根据工程所在地特点,钢板桩的特性、施工方法等方面进行考虑，选用型号为拉森钢板桩，单根
2、长度 12m,要求钢板桩入土深度达桩长 0.5倍以上。 2.2 打桩设备 采用 CAT320C、PC220 挖掘机加液压高频振动锤改装而成作为打桩设备。确保基坑开挖安全，并采用两道的“口”字形 32a 双槽钢做为围囹进行加固。 3 钢板桩设计方案 3.1 拉森钢板桩入土深度计算 根据钢板桩入土深度，按单锚流浅埋板计算，假定上端为简支，下端为自由支承，作用在桩后为主动土压力，作用在桩前为被动土压力，压力坑底以下的土重度不考虑浮力影响，计算简图如下。 土压力分布图(b)叠加后土压力分布图 (c)弯矩图 主动土压力 被动土压力 式中:ea主动土压力最大压强, ； Ep主动土压力最大压强, ； Ka主
3、动土压力系数； KP主动土压力系数 ； ； 土的内摩擦角； 土的重度； H基坑开挖深度考虑到基坑开挖深度多处于 5m6m 之间，故开挖深度取较大值，取 H=6m。 为使钢板桩保持稳定，在 A 点的力矩应等于零,即MA=0，亦即： 将以上数据代入上式中，可得下式 整理后即可求得所需的最小入土深度 T=3.89m 所以钢板桩总长度为： L=6+3.89=9.89m 故选择 12m 拉森钢板桩作为围护是合理的。 3.2 钢板桩稳定性验算 在软土中开挖较深的基坑，当桩背后的土柱重量超过基坑底面以下地基土的承载力时，地基的平衡状态受到破坏，常会发生坑壁土流动，坑顶下陷，坑底隆起的现象（如下图） ，为避免
4、这种现象发生，施工前，需对地基进行稳定性验算。 (a)基坑隆起现象(b)刚度较小浅桩支护基坑隆起验算简图 转动力矩 稳定力矩 土层为均质土时，则 式中地基土不排水剪切的抗剪强度，在饱和性较粘土中，=0。 地基稳定力矩与转动力矩之比称抗隆起安全系数，以 K 表示。若 K满足下式，则地基土稳定，不会发生隆起。 当土层为均质土时，则 式中 c内聚力 c=40Kpa； q 坑侧上部荷载回填土,于本施工区域坑顶无回填土,q=0； 式中，M 未考虑土体与板桩间的摩擦力以及垂直面 AB 上土体的抗剪强度对土体下滑的阻力，故偏于安全。 3.3 钢支撑强度和稳定性验算 考虑基坑边缘边路堤和设备行走等产生的附加荷
5、载，按17.54=70KN 由于基坑最深为 6m，故土压力的计算高度分别取H1=500；HB=1500；H2=2500；HC=4250；H3=6000； 经计算： 设支撑间距 L=2.75m，则过公式： 可计算出支撑反力 R1、R2 则：R1= R2= （1）本工程两道长支撑均采用 2 根32a 槽钢焊接而成。已知Rmax=445.836KN, A=48.5132=97.026cm2，=12.52=25cm,=200Mpa。取安全系数 K=1.5。 对支撑长度 12.1m 的槽钢，其长细比为 =l/=12.1/0.25=48.4,查表得稳定系数。 则由公式可计算出 12.1m 长直支撑满足稳定
6、性要求的允许压力为：NZ=1118.75KN445.836KN,故符合要求。 （2）本工程两道斜支撑均采用 2 根32a 槽钢焊接而成。已知Rmax=445.836KN, A=48.5132=97.026cm2，=12.52=25cm,=200Mpa。取安全系数 K=1.5。对支撑长度 3.96m 的槽钢，其长细比为=l/=3.96/0.25=48.4,查表得稳定系数。 则由公式可计算出 3.96m 长直支撑满足稳定性要求的允许压力为：NZ=1268.782KNRmax=630.412KN,故符合要求。 由此可见支撑的强度和稳定性均满足要求。 3.4 钢围囹抗弯强度验算 本工程围囹采用 2 根
7、32a 槽钢焊接而成。已知作用在下道围檩的均布荷载较大，为 Q=R2/2.75m=162.122KN/m，32a 工字钢对其 xx 轴的截面系数 W=2474.879cm3；=200Mpa。 将围檩视为多跨连续梁，净跨度按 2.75m 计算，最大弯距在跨中，若安全系数取 K=2.0。计算时按两跨连续梁计算，则查静力计算手册可得： Mmax=0.07QLj2=0.07162.1222.752=85.823KNm =8582300Ncm Mmax/W=852300/949.758=9036.302N/cm2 安全系数：20000/9036.302=2.21 故符合要求。 4 钢板桩施工工艺 4.1
8、 钢板桩施工顺序 钢板桩施工放线地表 1m 深度范围内土方开挖打设钢板桩焊接第一道围囹基坑内土方开挖焊接第二道围囹基坑内土方开挖基坑排水、浇筑混凝土垫层破桩头、桩基检测承台及二步台施工基坑回填拔除钢板桩。 4.2 钢板桩施工工艺过程 （1）土方采用人工配合挖掘机进行分层对称开挖。为了保证开挖边坡的稳定，在承台边线 3m 范围内不得有多余堆积物。 （2）施工前首先进行导线控制点放桩，要求放桩在边线外侧 1.5m处，然后根据情况对拉森钢板桩进行放线，拉森钢板桩放线位置要求大于承台边线 1m。 （3）施工放线完成后，对承台基础内的土方进行开挖，开挖深度为1m，开挖时要求沿承台西侧预留施工道路，便于后
9、期挖掘机和运土车辆施工。 （4）对基坑表面 1m 深度范围内的土方挖运完毕后，沿边线外侧 1m处进行拉森钢板桩施工。采用打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位，将钢板桩单桩逐根连续打入土中，施工时钢板桩之间要相互扣紧，桩顶高程不宜相差过大。 （5）拉森钢板桩进入土中后焊接第一道围囹，第一道围囹安装在距二步台顶面 20cm30cm 处，围囹采用“口”字形 32a 双槽钢。围囹四角及基坑长度方向采“口”字形 32a 双槽钢做为支撑对基坑进行加固。 （6）第一道围囹及支撑焊接完毕后，采用长臂反铲对基坑内的土方进行开挖。 （7）当开挖至距二步台高程顶面 20cm30cm 处时，进行第二道围囹的安装，安装方法与
10、形式同第一道围囹。 （8）第二道围囹及支撑焊接完毕后，采用长臂反铲继续对基坑内的土方进行开挖，局部机械开挖不到部位可采用人工配合反铲进行开挖。 （9）当开挖至比设计承台底高程低 20cm 时，停止机械开挖。对于低出设计承台高程的 20cm 部分，采取 10cm 厚破桩头的砼块回填，剩余部分浇筑 10cm 厚的 C20 垫层混凝土，以保证干地施工。同时，沿承台基坑四周要求开挖排水沟，排水沟宽度为 50cm，局部有土裸露部位用沙袋进行护角，在基坑长边方向中部各设置一集水井，集水井尺寸为0.50.51.0m, 并采用不小于 2 座污水泵将集水坑内积水抽排至就近的排水系统内。安排专人及时清理积水井内淤泥，以保证水泵正常工作。（10）桩基凿除、打磨并经检测合格后进行承台及二步台施工。 （11）承台施工完毕并对基坑进行回填后拔除钢板桩。 全面掌握拉森钢板桩的施工及受力分析、计算，为今后我单位深基坑开挖提供一定的施工经验，为我单位开拓公路市场及铁路施工提供良好的条件。 参考文献： 1朱玉峰,武成平.高原冻土区桥梁基础施工技术J.山西建筑,2004,(5):126-127. 2吴展剑.北平泉特大桥水中墩基础钢板桩施工技术J.山西建筑,2007,(22):166-167. 3王建亮.谈高压射水辅助插打钢板桩施工技术J.山西建筑,2012,(4):67-68.
