建筑深基坑工程钢板桩支护研究

引言

随着城市化进程的加速，高层建筑与地下空间开发日益密集，深基坑工程作为建筑施工的关键环节，其安全性与稳定性备受关注。深基坑施工面临复杂地质条件、周边环境约束及施工技术挑战，支护结构的选择直接影响工程成败与周边环境安全。

一、建筑深基坑工程钢板桩支护概述

1.1 钢板桩的类型与特点

建筑深基坑工程中，钢板桩类型多样且各具特性。U 型钢板桩是应用最为广泛的类型，其截面呈 U 形，独特的锁口设计使其能紧密咬合，具有良好的防水性能；因截面惯性矩较大，U 型钢板桩抗弯能力强，适用于承受较大侧向土压力的基坑支护。Z 型钢板桩的截面形状呈 Z 形，相比 U 型桩，其截面模数更大，在相同重量下能提供更高的强度和刚度，适用于对支护结构强度要求较高、开挖深度较深的基坑工程。直线型钢板桩则以其简洁的直线型截面，施工拼接方便，常用于对外观要求较高或空间受限的基坑项目。

1.2 钢板桩支护的适用范围

钢板桩支护的适用性与基坑工程的各类条件紧密相关。在地质条件方面，尤其适用于软土地基，如淤泥、淤泥质土等区域，此类土质承载能力低、压缩性高，钢板桩可有效阻挡土体变形，控制基坑位移；在地下水丰富的区域，其锁口结构能形成连续的止水帷幕，减少地下水对基坑施工的影响。从基坑规模考量，对于开挖深度较浅、平面形状规则的基坑，钢板桩支护凭借施工便捷性成为优选。当项目对施工工期要求紧迫时，钢板桩快速施工的特性可满足需求；若周边环境复杂，存在对变形敏感的建筑物或地下管线，钢板桩支护通过合理设计与施工，也能有效控制基坑变形，保护周边环境安全。

1.3 钢板桩支护的作用与优势

钢板桩支护在深基坑工程中发挥多重关键作用。其首要功能是挡土止水，通过连续的钢板桩墙体，抵抗基坑外侧土体压力，防止土体坍塌；紧密咬合的锁口阻止地下水渗入基坑，为施工创造干燥环境。钢板桩还能有效抵抗侧向压力，保障基坑结构稳定，为后续基础施工提供安全空间。与其他支护形式相比，钢板桩支护优势显著。经济性上，因其可重复使用，降低了材料成本，且施工速度快，减少了人工和机械使用时间。

二、建筑深基坑工程钢板桩支护设计理论与方法

2.1 钢板桩支护结构设计原则

钢板桩支护结构设计需严格遵循安全性、适用性、经济性三大原则。安全性原则是设计的首要准则，需确保支护结构在基坑施工全过程中，能抵御土压力、水压力、地面超载等各类荷载，防止出现倾覆、隆起、滑移等破坏，保障施工人员和周边环境安全。适用性原则要求支护结构满足基坑施工功能需求，如提供足够的空间便于基础施工，同时有效控制基坑变形，减少对周边建筑物和地下管线的影响。设计中需根据基坑开挖深度、地质条件等因素，合理选择钢板桩类型和支护形式。经济性原则强调在满足安全和使用要求的前提下，优化设计方案，降低工程成本。

2.2 钢板桩受力分析与计算

钢板桩受力分析是设计的核心环节，常用方法包括等值梁法和弹性支点法。等值梁法适用于较浅基坑且支撑点较少的情况，其原理是将钢板桩视为简支梁，通过计算土压力分布，确定桩身最大弯矩和剪力，进而进行截面选型。弹性支点法更适用于复杂地质条件和多层支撑的深基坑，该方法将钢板桩视为弹性地基梁，考虑土体与支护结构的相互作用，通过有限元等数值计算方法，精确求解桩身内力和变形。在计算过程中，需准确确定土的物理力学参数，如内摩擦角、黏聚力等，同时考虑施工过程中荷载的变化，

确保计算结果符合实际受力情况。

2.3 支护结构稳定性分析

支护结构整体稳定性分析是支护结构安全的核心环节，包括支护结构整体的稳定性分析、抗倾覆稳定性分析和支护结构的抗隆起稳定性分析。整体的稳定性分析常采用圆弧滑动法，通过寻找可能滑动面，并计算土体滑动的安全系数，判断支护结构是否发生整体失稳；通过增加钢板桩入土深度，加强支护结构的支撑系统，可提高抗倾覆能力。支护结构整体稳定性，在实践中可通过加固坑底土体、加竖向支撑等方式提升支护结构整体的稳定性。

三、建筑深基坑工程钢板桩支护施工技术

3.1 施工准备

施工前期准备工作是钢板桩支护施工顺利进行的关键。场地、施工材料及施工机械是施工前期准备的重点内容。场地准备方面应提前做好现场清理工作，移除妨碍打桩作业的材料、障碍物，平整施工场地，场地需满足打桩机械作业。材料准备方面要求验收钢板桩，检查钢板桩是否存在裂缝、锈蚀、变形等问题，应确保钢板桩型号、规格满足设计要求，现场入场的钢板桩还应进行锁口检查，检验钢板桩咬合性能的锁口通过试验，对不合格的钢板桩应及时修补、更换。

3.2 钢板桩施工工艺

钢板桩施工工法包括打桩、安装支撑、拔桩等，打桩法的不同对施工质量及效率影响很大，包括单独打入法和屏风式打入法。单独打入法是单根单孔打入土体中，采用单独打入法进行施打，施工速度较快，但容易导致桩的倾斜、扭转等问题发生，多适用于桩长不长及土层比较软的情况下。屏风式打入法则有 10～20 根的钢板桩组成屏风状插入到导架内，分批打入进行施工，屏风式打桩能较好控制桩的垂直及平面位置，多适用于施工精度要求较高、桩长较深的工况。在打桩的过程中，对桩的垂直度要严格控制，一般选用经纬仪或线锤进行监测，发现偏差要及时进行调整。等到基坑挖掘到设计要求的高度后，立即按照设计要求进行支撑的支设，保持支护体系稳定。

3.3 施工质量控制与常见问题处理

施工过程中的质量控制。材料的质量控制。材料进场后应实施验收制度，并将检验资料进行保存。钢板桩的打设深度、垂直度、桩顶标高等均属于施工过程质量控制的内容，必须将其控制在规范和设计标准内。支撑结构安装质量应予以检验，支撑结构与钢板桩安装必须牢固，受力需均匀。桩身倾斜、共连和扭桩在施工中较为常见。桩身倾斜可采用在桩身倾斜时及时调整打桩设备垂直度或对桩身采用钢丝绳拉牢的办法纠正，若出现扭转可采用木楔子在锁口处对桩体进行调整或采用扭转相邻桩对扭转桩的施工进行纠正。

结语

本研究系统探讨建筑深基坑工程钢板桩支护技术，明确其设计理论、施工要点及质量控制措施，有效解决了工程中常见问题。研究成果为深基坑支护工程提供了科学指导，提升了施工安全性与可靠性。随着建筑技术发展，需进一步探索复杂地质下的优化设计与智能化施工，完善钢板桩支护全生命周期管理，推动深基坑支护技术迈向新高度。

参考文献

[1] 褚 天 舒 . 钢 板 桩 支 护 设 计 与 施 工 计 算 的 部 分 规 定 探 讨 [J]. 江 苏 建筑,2022,(06):87-91.

[2]杨毅.软土地区钢板桩支护结构在深基坑中的应用及计算分析[J].工程与建设,2020,34(05):891-894.