基于钢板桩的桥梁施工深基坑支护研究

基于钢板桩的桥梁施工深基坑支护研究

涂崇崇

安徽省交通建设股份有限公司  安徽省合肥市  230001

摘要：钢板桩是一种常用的桥梁施工深基坑支护技术。它能够有效地抵抗土壤侧压力和地下水压力，保证基坑的稳定性和安全性。钢板桩具有施工速度快、成本低、可重复使用等优点，在桥梁施工中广泛应用。它能提高施工效率，减少施工期限，降低施工风险，并使工程质量更可控。因此，在桥梁施工深基坑支护中，钢板桩具有重要的地位和作用，对增强桥梁工程的可靠性和稳定性具有积极的意义。

关键词：钢板桩；桥梁施工；深基坑支护

近年来，随着城市建设的快速发展，桥梁工程中深基坑支护技术日益受到关注。而作为一种常用的支护方式，钢板桩以其独特的优势在桥梁施工中得到广泛应用。钢板桩具备高强度、耐久性好、施工方便等特点，能有效应对复杂地质条件下的土壤侧压力和地下水问题，保证工程的稳定性和安全性。本文将就钢板桩在桥梁施工深基坑支护中的应用进行探讨，旨在为相关工程师和技术人员提供更多的理论和实践经验。

1.深基坑施工及钢板桩支护概述

1.1基坑施工定义和分类

基坑施工是指在建筑或土木工程中，在地表以下挖掘土方、开挖基坑，为后续的建筑工程或地下设施提供空间的施工过程。

按照施工方法分类：放坡开挖基坑：放坡开挖是指直接对土方进行开挖，并将土方边坡保持在一定的坡度上。这种方法适用于地质条件较好、周边环境不受限制的情况下。放坡开挖的优点是施工速度较快，成本相对较低，但对土方的限制较大。

支护开挖基坑：支护开挖是指在开挖过程中采取各种形式的支护措施来保证土方的稳定和施工安全。支护开挖主要包括围护结构：包括桩、墙、梁等结构，用于围住土方。支撑系统：如钢支撑、混凝土支撑等，用于支撑土方和防止坍塌。土体开挖：通过机械或人工对土方进行开挖。土体加固：在开挖后用增加土方稳定性的方法加固土体，如加固桩、灌浆等。地下水控制：采取排水、隔水等措施控制地下水位和压力。工程监测：对基坑施工过程进行实时监测，保证施工安全。

按照使用目的分类：地下停车场基坑施工：用于建设地下停车场的基坑施工，通常需考虑排水、透水、供电等设施。地铁基坑施工：用于地铁站台、隧道等地铁工程的基坑施工，通常需要处理与地下管线的交叉等问题。地下商场基坑施工：用于建设地下商场的基坑施工，需考虑地下空间的布局和商场功能需求。

按照开挖深度分类：浅基坑施工：开挖深度相对较浅的基坑，一般深度在数米至十几米之间。深基坑施工：开挖深度较深的基坑，一般深达几十米至上百米，需要采取更加复杂的支护措施。

按照特殊要求分类：水下基坑施工：在水下开挖和处理基坑，需要采用泵排水、脱水等措施，并进行水下施工作业[1]。

1.2钢板桩支护技术

1.2.1钢板桩支护原理

钢板桩支护是一种常用的基坑支护结构，它通过挖掘基坑周围的土方，在边界处设置钢板桩，以防止土体失稳或坍塌，保护基坑的稳定。钢板桩支护的原理包括利用钢板桩的刚性和强度来支撑土体的压力：钢板桩会沉入土中一定深度，其自重和桩与土体之间的摩擦力共同作用，使得钢板桩能够承担土方压力并保持稳定。

桩与桩之间的相互作用：钢板桩在安装时会互相连接形成连续的垂直支撑墙，从而共同承受土压力，增加整体刚度和稳定性。

土体与钢板桩之间的悬挂作用：土压力会使土体对钢板桩产生水平作用力，这些作用力会通过钢板桩传递到其他支护部件上，如固定梁、横梁等，再进一步传递到基坑周围的支撑结构上。

通过支撑结构分散土压力：除了钢板桩本身的支撑作用外，还可以通过设置横梁、固定梁等支撑结构，将土压力进行分散和平衡，减少对单个支护部件的影响，提高整体的稳定性。

1.2.2钢板桩支护与其他支护方法的比较分析

钢板桩支护是一种常用的基坑支护方法，它通过将钢板桩垂直插入土壤中形成连续的桩墙结构，起到防止土方坍塌和稳定周围土体的作用。钢板桩支护施工相对简单，只需将钢板桩垂直插入土壤，施工速度较快。相比之下，其他支护方法如混凝土墙或土方支撑需要进行复杂的施工工序，耗时较长。钢板桩支护适用于各种土壤条件，包括砂土、黏土、粉土等。而其他支护方法如混凝土墙适用性相对较窄，需要考虑土壤的承载能力和水位等因素。

相对于其他支护方法，钢板桩支护具有较低的成本，因为钢板桩可以反复使用，并且施工过程相对简单。而混凝土墙或土方支撑等支护方法需要较大的材料和人力投入，造成成本较高。钢板桩支护所占空间较小，适用于有限空间的基坑施工。而其他支护方法如混凝土墙则需要更大的空间。钢板桩支护具有较好的灵活性和可调性，可以根据实际情况进行调整和调整。而其他支护方法通常需要提前设计和制作，不太容易调整[2]。

2.钢板桩在桥梁施工支护中的应用

2.1土壤侧压力的控制

挑土型支护，通过在挖土面前方安装钢板桩，并逐步挖土、安装支撑，实现挑土型支护。钢板桩通过限制侧方土壤的位移和变形，有效地控制了土壤的侧压力，减小了对支护结构的影响。嵌岩型支护，当遇到较硬岩石或土层时，可以采用嵌岩型钢板桩支护。将钢板桩部分埋入岩石或硬土层中，通过固定和限制土壤的侧移，达到控制侧压力的效果。此方法在岩石条件较好、土壤充分侧向支撑能力不足时适用。

刚性嵌土型支护，在软土地层中，由于土体的可塑性较强，容易产生较大的侧压力。钢板桩可以作为刚性嵌土支护结构，将桩体深入土体中，形成稳定的土壤嵌土体系。通过加固土壤，减小土体的位移和变形，从而控制侧压力。结合支撑方法，除了单独使用钢板桩进行支护，还可以结合其他支撑方式，如钢支撑、锚杆支护等，共同控制土壤侧压力。通过多种支撑方式的协同作用，增强整个支护结构的稳定性和承载力。

2.2地下水的隔离

防渗排水系统，在钢板桩的安装过程中，可以设置防渗排水系统，将桩内和桩外的地下水分离开来。通过在钢板桩之间设置防渗材料，如土工合成材料、防水薄膜等，阻止地下水的渗透进入施工区域，减小地下水对桩体的影响。降水井和排水沟，在桥梁施工现场周边设置降水井和排水沟，用于收集和排除施工区域内的地下水。将地下水引导至降水井或排水沟中，并通过排水系统将地下水排出施工现场，以减少地下水与钢板桩的接触。

密封处理，对于特殊情况下需要高度隔离地下水的工程，可以采用密封处理。在钢板桩及其连接处进行密封处理，使用防水胶、泥浆等材料封堵钢板桩与桩接头之间的缝隙，确保地下水无法渗透进入施工区域。地下水位调控，根据实际情况，可以采取地下水位调控措施，通过降低地下水位或者形成临时截水墙来隔离地下水。可采用长管涌水井、抽水井、截水墙等方式，调控地下水位，减少地下水与钢板桩的接触。

2.3施工周期的缩短

高效施工技术，采用高效的施工技术可以提高施工速度。例如，使用大型振动锤或静压设备来安装钢板桩，这样可以快速完成桩的打入过程。模块化设计，钢板桩可以进行模块化设计和制造，使其在施工现场可以快速拼装和安装。通过预制和标准化的钢板桩构件，可以减少现场加工和调整时间，从而缩短施工周期。并行工作，合理规划桥梁施工顺序，充分利用现场资源，实施并行施工。例如，在安装钢板桩的同时，可以进行其他施工工序，如桩基施工、临时支撑等，以减少施工工期。

自动化施工设备，引入自动化施工设备，如数控钢板桩振动机、智能控制系统等，可以提高施工效率和精度。这些设备能够自动控制桩的打入和定位，减少人工操作，进一步缩短施工周期。合理资源管理，通过合理的物资和人员管理，保障施工过程的连续性和高效性。合理调配施工人员和机械设备，确保施工进度的顺利进行[3]。

结语

钢板桩作为桥梁施工深基坑支护的重要技术手段，具有诸多优势和应用价值。通过其快速、经济、安全的特点，能够有效解决土壤侧压力和地下水压力问题，保证施工过程的稳定性和安全性。在桥梁工程中，合理选择和使用钢板桩作为基坑支护方式，不仅能够提高施工效率，缩短工期，降低工程成本，同时也能够加强工程的可靠性和稳定性。因此，钢板桩在桥梁施工深基坑支护中具有广泛的应用前景，并将为桥梁工程的顺利完成做出积极贡献。

参考文献

[1]胡博.基于钢板桩的桥梁施工深基坑支护研究[J].建筑科技,2023,7(06):99-101.

[2]郭进.危大工程深基坑现场管控措施论述[J].科技资讯,2023,21(01):93-96.

[3]王志辉.桥梁施工中深基坑围护结构施工技术研究[J].交通世界,2021,(33):35-36.