组合钢板桩在深基坑支护中的应用

组合钢板桩在深基坑支护中的应用

郝 明

铁法煤业集团建设工程有限责任公司

摘要：通辽市科左中旗花吐古拉污水处理污水处理厂地下土层由上至下依次为：①粉砂、 ②细砂、③细砂，地下水埋深 6.52～7.12m。污水处理粗格栅间及提升泵房基础底标高为-10.75m，基坑支护采用400x170×15.5热轧U型钢板桩，桩长L=9.0m,桩间距0.4m,采用PC200履带式挖土机带油压振动锤打桩、拔桩，施工速度快、支护效果好。

关键词：深基坑  钢板桩  支护   监测

1 钢板桩支护技术简介

组合钢板桩支护是由U型钢板桩和H型钢通过高强螺栓连接形成的复合挡土止水结构。挡住基坑四周的土体，防止土体下滑和防止水从坑壁周围渗人或从坑底上涌，避免渗水过大或形成流砂而影响基坑开挖。组合钢板桩支护，对周围环境影响较小。具有施工简便、工序简单、质量容易控制、工期短、U形咬口式钢板桩有自止水功能减少了基坑渗水、流砂等问题。钢板桩结构具有重量轻、强度高、锁口紧密、施工速度快、安全性高、环保效果显著、对空间要求低等优点，在码头、挡土墙、防洪断流、建桥围堰等很多建筑工程上得到了广泛应用。

2 工程应用

2.1 工程概况

通辽市科左中旗花吐古拉污水处理粗格栅间及提升泵房基础底标高为-10.75m，根据《通辽市科左中旗花吐古拉镇污水处理工程岩土工程勘察报告》 在勘察深度范围内有一层地下水，地下水类型为潜水，含水层主要为细砂层；地下水埋深 6.52～7.12 m，在勘察所达深度内，地层分布较连续、稳定，以砂土为主，层差不大，具水平层理。土层由上至下依次为： ①粉砂 ②细砂：灰黄色、灰褐色，稍湿，稍密，主要矿物成分为石英、长石等，分布连续； ③细砂：浅黄色、青灰色，稍湿～饱和，中密，主要矿物成分为石英、长石等，粒度不均，局部稍细为粉砂。

2.2 施工技术

2.2.1 基坑土方开挖施工顺序

本工程基坑分二层开挖，第一层自然放坡开挖至-6.0m，放坡比为1：1，第二层采用组合钢板桩支护及井点降水开挖-6m至基坑底面设计标高。施工顺序为自然放坡开挖第一层土方→组合钢板桩、井点降水→开挖第二层上部土方（-6m至-7.5m）→安装组合钢板桩支撑系统→挖第二层剩余土方（-7.5m至基地）→基础工程施工→回填土方→拆除支撑、拔出钢板桩。（如下图所示）

组合钢板桩支护图

2.2.2 组合钢板桩支护

2.2.2.1组合钢板桩设计

根据基坑施工环境和特点，钢板桩采用400x170×15.5热轧U型钢板桩，桩长L=9.0m,桩间距0.4m,基坑转角部位应采用同等级别钢板角桩封闭连接。钢板桩露出基坑底面4.750m，埋入土中长度4.250m。桩顶标高-6.0m，在标高-7.0m处设置一道水平内支撑，内支撑采用直径426×10无缝钢管、围檩采用HW400×400×13×21型钢，确保-6.0 m以下土方开挖后，整个钢板桩支护系统整体稳定可靠。

2.2.2.2钢板桩安装前准备工作

钢板桩材料质量至关重要，打桩前需对型钢桩、支撑、围檩等材料进行全面检测。对于存在锈皮、开裂、残缺、弯曲等问题的材料，进行针对性修复，经修复无法达到规范要求的，退出施工现场。另外，一些钢板桩因为前期使用而遗留了一些焊接残渣，使用前清理干净。并将钢板桩材料堆放在施工现场整洁、平整、抗压性强的地方，现场采用钢索捆扎两点吊装法，避免材料在吊运过程中打滑、坠落。在吊装和储存的过程中，严格保护钢板桩锁口位置，避免其受到损伤。

2.2.2.3组合钢板桩安装

采用PC200履带式挖土机带油压振动锤打桩，打桩方式采用单桩打入法，施工简便、可不停地打、桩机行走路线短、速度快，但是容易倾斜，对此可在一根桩打入后，把它与前一根焊牢，既防止倾斜又避免被后打的桩带入土中。在插打过程中需要使用全站仪做好实时监测，保证钢板桩桩位偏差应不大于50mm、垂直度偏差不大于1/150。按照钢板桩支护设计方案,将全部9m长钢板桩打入-6.0m以下后，进行支护内土方开挖。-7.50m以上土方开挖完毕后，马上进行-7.0m钢板桩内支撑安装。钢支撑与围檩采用可靠的支托连接,支撑两端分别与围檩满焊,焊缝高度为10mm。安装内支撑过程中，个别钢板桩内侧和围檩之间的空隙采用短型钢进行固定和焊接。钢支撑两端设置防掉钢丝绳，防止因围护结构的变形和施工撞击而发生内支撑脱落。

2.2.2.4组合钢板桩拔出

-6.0 m以下基础工程施工完、先把钢板桩内支撑以下的土方分层回填、夯实后再将内支撑逐个拆除。支撑全部拆完，将土方分层回填至-6.0 m后采用PC200履带式挖土机带油压振动锤进行拔钢板桩施工。拔钢板桩时先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的阻力，然后边振边拔。对较难拔出的板桩可先用柴油锤将桩振打下100-300mm,再与振动锤交替振打、振拔。对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min,振动锤连续工作不超过1.5h。

2.2.2.5桩孔处理

钢板桩拔除后留下的土孔应及时回填处理，防止周围土体位移及沉降。土孔回填材料采用洁净、坚硬、颗粒级配良好的中、粗砂，用插入式振动器振捣，保证桩孔回填的材料密实。

2.2.2.6钢板桩及支撑系统监测

在钢板桩安装过程中，板桩的允许误差一般为：桩顶标高偏差+100mm、桩位偏差应不大于50mm、垂直度偏差不大于1/150。在打桩过程中，应监测是否在允许误差范围内，超出时及时纠正。钢板桩施工完成，在施工支撑及基础的过程中，应对支撑系统进行监测。主要监测支撑、钢板桩的变形及位移等。

3 结语

近年来随着经济建设和城市建设的快速发展，组合钢板桩支护技术在民用、市政、桥梁、工业建筑基础工程施工中得到了应用广泛，钢板桩支护技术具有安全可靠、施工速度快，可缩短施工工期等优点，通辽市科左中旗花吐古拉污水处理污水处理厂粗格栅间及提升泵房深基坑应用组合钢板桩支护技术，比采用自然放坡大开挖施工，减少土方开挖工程量9000m³、少做50厚C20细石混凝土护坡1600㎡，节省施工成本12万元，提前9天完成基础工程施工，粗格栅间及提升泵房深基坑应用钢板桩支护技术取得了良好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1] 唐建中、佟建兴等《钢板桩支护技术规程》（T/CECS720-2020）[S].北京：中国建筑工业出版社，2021.

[2]程杰、施卫东等.建筑机械使用安全技术规程（JGJ33--2012）[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[3]编委会.建筑施工手册（第五版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[4] 编委会.《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2013）[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

作者简介

郝  明（1970年12月14日----）男 高级工程师、国家注册一级建造师 ，1994年7月毕业于阜新矿业学院工业与民用建筑专业，现任铁法煤业集团建设工程有限责任公司技术质量管理部主任。联系电话：13841036038。