建筑工程基坑组合钢板桩支护研究

引言

地下空间的开发利用成为解决城市空间不足的重要途径，深基坑工程作为现代地下空间建设中不可或缺的一部分，逐渐向复杂地质环境与高密度城区延伸。深基坑工程支护结构的内力和变形直接关系到整个工程的质量和进度。钢板桩支护作为经济适用的柔性支护形式，因其施工便捷、成本较低、可重复使用等优点而被广泛应用于各类深基坑工程中。然而，受到计算理论的不完善影响，在复杂的地质条件下，钢板桩支护结构的受力变形特性预测准确度较差。

1 组合钢板桩支护的特点

1.1 良好的力学性能

组合钢板桩将不同截面形状、尺寸和材质的钢板桩进行搭配组合，能够有效提高支护结构的整体力学性能。例如，将拉森钢板桩与直线型钢板桩组合，拉森钢板桩独特的锁口设计使其具有较强的侧向抗弯能力，直线型钢板桩则可增强支护结构的竖向承载能力，二者结合使支护体系在承受基坑侧壁土压力、水压力时，能更好地保持结构稳定，减少变形。

1.2 优越的止水性能

钢板桩之间的锁口连接是保证止水效果的关键。组合钢板桩通过合理选择锁口形式和进行锁口处理，能够形成紧密的止水帷幕。在地下水丰富的地区，通过在锁口处涂抹止水密封材料，或采用特殊的锁口结构设计，可有效阻止地下水渗漏，为基坑内施工创造干燥的作业环境，降低因地下水影响导致的施工风险。

1.3 施工便捷高效

组合钢板桩支护施工主要采用打桩机进行钢板桩的打入与拔出，施工设备相对简单，操作方便。与传统的灌注桩、地下连续墙等支护形式相比，组合钢板桩支护施工无需进行复杂的混凝土浇筑、养护等工序，施工周期短，能够有效加快工程进度。同时，钢板桩可重复使用，降低了工程成本，符合绿色施工理念。

1.4 环境适应性强

组合钢板桩支护可根据不同的地质条件、基坑深度和周边环境要求，灵活调整钢板桩的组合方式、长度和入土深度。在软土地层、砂土地层以及粘性土地层中均能适用，并且对周边建筑物、地下管线等环境的影响较小，尤其适用于城市中心等对环境要求较高的区域。

2 组合钢板桩支护设计要点

2.1 地质勘察与分析

准确的地质勘察是组合钢板桩支护设计的基础。在设计前，需详细勘察基坑周边的地质条件，包括土层分布、土的物理力学性质（如土的重度、抗剪强度指标等）、地下水位情况等。通过地质勘察报告，分析土层的稳定性、地下水对基坑的影响，为确定钢板桩的类型、长度、入土深度以及止水措施提供依据。

2.2 荷载计算

组合钢板桩支护结构所承受的荷载主要包括土压力、水压力、地面超载等。土压力计算可根据朗肯土压力理论或库仑土压力理论进行，考虑不同土层的性质和基坑开挖深度，确定主动土压力和被动土压力的大小和分布。水压力计算需根据地下水位情况，考虑静水压力和渗流压力的影响。此外，还需考虑地面堆载、车辆荷载等地面超载对支护结构的影响，合理确定荷载取值。

2.3 钢板桩选型与组合设计

根据地质条件、荷载计算结果以及工程经验，选择合适的钢板桩类型。常见的钢板桩类型有拉森型、直线型、U 型等，不同类型钢板桩的力学性能和适用范围有所差异。在组合设计时，需综合考虑支护结构的强度、稳定性和经济性，确定不同类型钢板桩的组合方式和比例。例如，在基坑深度较大、土质较差的区域，可增加强度较高的钢板桩数量；在对止水要求较高的部位，优先选用锁口密封性好的钢板桩。

2.4 支撑体系设计

合理的支撑体系能够有效提高组合钢板桩支护结构的稳定性。支撑体系可分为内支撑和锚杆支撑两种形式。内支撑通常采用钢管、型钢等材料，通过水平支撑和竖向立柱组成支撑框架，将钢板桩所承受的荷载传递到基坑周边的土体或建筑物上。锚杆支撑则是通过在土体中设置锚杆，将钢板桩与稳定的土体连接起来，依靠土体的锚固力来抵抗支护结构的变形。在设计支撑体系时，需根据基坑的形状、尺寸、深度以及周边环境条件，确定支撑的布置形式、间距和截面尺寸，确保支撑体系具有足够的强度和刚度。

3 组合钢板桩支护施工技术

3.1 施工准备

施工前，需清理施工现场，确保场地平整，具备施工条件。对钢板桩进行检查，包括外观质量检查（如是否有变形、锈蚀等）、尺寸检查（如长度、宽度、厚度等）以及锁口检查（如锁口是否完好、能否顺利咬合等），对不符合要求的钢板桩进行矫正或更换。同时，根据设计要求，准备好施工所需的打桩机、起重机、焊接设备等施工机械，并对设备进行调试和维护，确保其正常运行。

3.2 钢板桩打入施工

相较于传统的钢板桩，组合钢板桩支护在打入过程中易受到土体阻力不均匀或土体坚硬程度变化的影响，导致钢板桩偏离预定位置，难以打入，形成弯曲或错位。为了保障组合钢板桩支护的稳定性和施工效率，可以选择液压振动锤打拔钢板桩。施工时，先在基坑周边确定钢板桩的打入位置，采用全站仪或经纬仪进行精确放线定位。第一根钢板桩的打入位置和垂直度至关重要，它是后续钢板桩打入的基准，可采用导向架或经纬仪进行垂直度控制。在打入过程中，应随时监测钢板桩的垂直度和入土深度，发现偏差及时调整。相邻钢板桩之间的锁口应紧密咬合，确保止水效果。对于较难打入的土层，可采用预钻孔、射水等辅助措施，降低钢板桩打入难度。

3.3 支撑体系安装

内支撑体系安装时，先安装竖向立柱，立柱应垂直且底部固定牢固。然后，根据设计要求，依次安装水平支撑。水平支撑与钢板桩之间、水平支撑与竖向立柱之间应采用可靠的连接方式，如焊接、螺栓连接等，确保支撑体系的整体性和稳定性。锚杆支撑体系施工时，先进行锚杆钻孔，钻孔深度、孔径应符合设计要求。钻孔完成后，插入锚杆，并进行注浆，使锚杆与土体紧密结合。待注浆强度达到设计要求后，进行锚杆张拉锁定，施加预应力。

3.4 钢板桩拔出施工

在基坑工程施工完毕后，需将钢板桩拔出。拔出前，应先拆除支撑体系，并对基坑周边进行回填，确保基坑稳定。钢板桩拔出可采用振动打桩机或液压拔桩机，拔出过程中应注意控制拔桩速度，避免因拔桩速度过快导致周边土体产生较大位移，影响周边建筑物和地下管线的安全。拔出后的钢板桩应及时进行清理、修复和保养，以便重复使用。

结束语

组合钢板桩支护作为一种高效、可靠的建筑工程基坑支护形式，在现代建筑工程中具有广阔的应用前景。通过深入了解其特点、设计要点、施工技术和质量控制方法，能够在实际工程中合理设计和施工，确保基坑工程的安全与稳定。随着建筑工程技术的不断发展，组合钢板桩支护技术也将不断创新和完善，为建筑工程的发展提供更有力的保障。

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