上海市市政工程建设发展有限公司 200025
摘要：钢板桩因其自身特点在基坑支护中已经广泛应用，钢板桩因其施工用途及所处地质环境条件的不同，其施工工艺和注意事项也有着较大的不同，目前我国钢板桩施工技术虽然已经成熟，但是在市政工程深基坑的支护中，相关的技术有待进一步加强，通过工程实例对钢板桩在市政工程深基坑支护中的施工流程、常见问题以及注意事项进行有研究分析，对基坑支护和钢板桩应用的发展有着重要的实践意义。
关键词：市政工程 钢板桩 深基坑支护 应用
钢板桩在基坑支护中已经广泛应用，是通过一定的咬合连接措施将抗弯承载力符合设计要求的钢板连接起来，打入地层一定深度，来防止开挖基坑的坍塌，抵抗基坑周围的土压力，维持建筑施工过程中土层的稳定性。随着我国城市建设发展较快，市政工程的发展进入了一个新的时期，尤其是地下工程事业近年来突飞猛进，在施工过程中如何加强地下工程安全施工已经成为了建筑行业讨论的焦点，钢板桩作为支护结构的一种，对其的应用进行研究对我国市政工程的发展有着重要的促进作用。本文通过一钢板桩对深基坑支护的施工的工程实例，对钢板桩的应用进行了研究。
1.工程概况
徐浦大桥泵站大修工程位于上海市徐梅路7弄11号，本项目顶管工程从徐浦大桥泵站西南侧起始，至吴闵1#泵站北侧结束，全程长度为79.8m。顶管工作坑作业面为8m×4m，支护形式为进出管两侧采用Φ600旋喷桩及拉森Ⅳ型钢板桩支护，南北两侧采用拉森Ⅳ型钢板桩支护；土体加固采用42.5级新鲜普通硅酸盐水泥，注浆深度为3m；开挖深度为6.6m；土方开挖量约237m3。顶管工作坑作业面东侧为回笼水管道，北侧为进水箱涵及进水闸门井，西、南两侧为泵房围墙，本工程两基坑开挖深度分别为6.6m、6.0m，工程实施过程中受到基坑开挖、大气降水以及施工荷载等诸多不确定因素的影响，开挖基坑具有一定的风险性，且顶管施工周期较长，因此基坑支护需谨慎实施。
根据施工进度安排，基坑使用期限为3个月，其安全等级为1级，故而在此过程中选择支护结构是该市政工程最主要的问题。通过相关专家从安全性、经济性、合理性、施工便捷性等几方面考虑，最终选定采用钢板桩进行该深基坑的支护。根据勘察报告可知，施工场地工程地质情况分布为填土、灰色粘质粉土、灰色淤泥质粘土、灰色粉砂。顶管工作坑开挖至灰色粘质粉土，顶管接收坑开挖至灰色淤泥质粘土，土层厚度较大，在进行基坑开挖时候，粉砂及回填土会产生较大的变形，故而合理的支撑结构至关重要。
2.钢板桩支护结构设计分析
在进行钢板桩支护结构设计时候，首先要对钢板桩的型号进行选择，目前我国市场上存在的常用钢板桩型号有U型钢板桩、Z型钢板桩、Z型钢板桩、S型钢板桩、直线型钢板桩等等，根据实际情况采用拉森Ⅳ型钢板桩，采用多锚支撑的形式，其中围檩为H型钢，有3道支撑体系。
选定钢板桩及支护形式之后，最重要的就是对钢板桩受力的计算，钢板桩由于是插入土体中，外边的这部分一般被看作悬臂梁进行计算。计算时候首先要根据勘察报告对相关土体的物理力学参数进行加权平均计算，通过得出的值进行支护结构所受土压力的计算，在钢板桩计算时候，其土压力一般均为主动土压力，之后根据钢结构设计规范对对钢板的抗弯强度容许值进行计算，从而得出悬臂钢板的长度。本工程中计算出的钢板桩最大容许悬臂长度为。6.5m。悬臂长度进行计算后，就需要采用顿恩法对查入土体部分的钢板进行计算，计算知本工程采用拉森Ⅳ型钢板桩，桩长12m钢板桩之间采用H500x300x11x18围檩进行连接，钢围檩与墙体之间的空隙采用木楔枕平，钢板桩采用小止口方式进行布置，在转角和封闭合拢施工采用连接件法，抗弯强度容许值为2.5×105Pa。
其次，分别对围檩进行计算，对围檩进行计算时候按照连续梁进行计算，跨度按照支撑跨度进行其跨度确定，根据钢板所受土压力大小进行其均布荷载的布设。根据不同工况对三道围檩的长边方向和短边方向进行计算，确保截面抗弯、抗剪强度。同时，对支撑压杆按照轴心受压构件进行计算。
3.钢板桩施工过程中常见问题分析
为了对钢板桩施工过程中进行很好地分析，首先对钢板桩在我国基坑施工过程中所遇到的问题进行分析，根据工程实践经验，钢板桩施工过程中存在的问题主要有以下几点：
第一，对钢板桩施工工艺流程的不重视，由于钢板桩施工过程较为简单，有许多建筑单位在进行钢板桩施工时候没有进行钢板桩施工可行性研究以及施工进度的编制，而是根据经验直接进行，这样虽然在一定程度上节省了时间，但是造成了现场施工管理混乱，钢板桩材料堆放混乱，本来基坑开挖所占区域就较小，如果没有合理的施工工序，就会增加钢板桩的施工成本。
第二，对钢板桩施工图纸设计时候的问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆钢板桩施工图纸设计时候要根据实际地质条件采用相应的土体物理力学参数进行，有许多设计人员采用工程类比法根据已有当地的计算文件，而没有通过自身计算，沿用别人的方案，降低工程造价。但是，由于工程条件千差万别，沿用别人的方案设计不一定适用于当下的条件。另外，有的设计单位，在钢板桩受力计算时，对与安全系数和分项系数不严格按照相关规定，尤其是在进行围檩计算时候往往是采用连续梁法，而忽略了其合理性分析，最终导致设计文件的不合格，所提出的钢板桩的型号以及其尺寸不能够很好地适用于工程。
第三，现场监督管理的严重缺乏，市政工程地下工程最重要的环节就是基坑的开挖和支护，因为这是保证地下工程安全的前提，而在施工过程中，许多工程单位本末倒置，对基坑的支护重视度不够，只是关注其工程进度，往往导致基坑坍塌，出现安全事故。钢板桩作为安全支护结构，很多施工单位忽视了在施工过程中对钢板桩位移的监测，就相当于对基坑的稳定性进行忽视。
第四，施工后期的问题。钢板桩是可重复利用的工程设备，在地下工程完成后要将其进行收回。有很多施工人员在施工完成后在钢板桩拔出过程中不注重拔出速度，导致钢板桩变形或者引起回填土松动，对工程质量造成影响，钢板桩变形会严重影响到其连接处接口。在钢板拔出后，不注重表面的清理，由于钢板桩表面会残留地下水以及一些具有腐蚀性物质，会造成钢板桩桩身的腐蚀，降低钢板桩的抗弯、抗剪承载力，在进行二次利用时候就会出现失稳、鼓起等现象。
4.施工工艺流程及注意事项
本工程在进行施工过程时候，其施工工艺为：现场工程地质调查—深基坑开挖尺寸设计—支护结构的选取—支护结构设计—支护结构稳定性验算—钢板桩定位放样—钢板桩的安设（打入土体内）—钢板桩之间的连接—钢板桩支撑体系的安装（围檩、支撑杆）—深基坑开挖—钢板桩安全性、稳定性的检查—浇筑混凝土底板固定—地下管涵的安装—从下到上依次拆除围檩—钢板桩拔出、清理和整理。钢板桩的施工工艺流程基本上度如此，在基坑支护中便于操作，并且其成本较低，钢板桩可以多次回收利用，故而应用较普遍。对于市政工程由于一般在城市施工，人流密集，交通复杂，在进行地下施工时施工过程越简单越好，故而钢板桩是市政地下工程最好的选择。
在进行钢板桩施工时，首先是场地的平整，施工前要对施工处路段进行护栏维护，保证人行、车辆的流通，对钢板桩以及打桩机械设备的位置进行处理，材料设备堆放有序。之后，就是对施工区域地质条件的勘察，一般通过钻探进行，钻孔布置合理的当，一遍获取正确的土体厚度和物理力学参数，便于钢板桩设计时尺寸确定的正确性。测量放样时候，要严格控制钢板桩的安放位置，控制其偏差在5cm左右。
打桩一般采用振动锤进行，要根据施工图纸采用水准仪或者全站仪对某一支护段两端的控制桩进行定位，之后再利用振动锤对控制桩进行固定，在固定控制桩一定要保证其垂直度，不要一次性将桩打入土体内，要分几次，保证每次的入土深度在1.5m-2.5m，本工程施工时候控制在2.0m，一次完成之后及时对桩身垂直度进行检查，如发现偏移及时校正。在控制桩安设完成后，在其中间依次打入其余钢板桩，同样控制桩的入土深度。打桩时候要注意两个钢板桩连接处的摩擦，通过相应措施减少连接处摩擦，以保证其连接处的稳定性。本工程采用黄油进行处理，同时垫有薄防水材料，可以防止基坑开挖过程中地下水的渗漏，保证基坑开挖顺利进行。
基坑开挖过程中对钢板桩的监测，本次施工基坑开挖采用小型挖机和人工开挖结合的方式，开挖时候采用分层对称开挖的模式，当开挖到支撑杆件和围檩设计标高30cm立即进行钢板桩维护结构的施工，保证钢板桩的稳定性。本施工过程中由于地下水埋深为7m，故而施工过程中受地下水影响较小。当在开挖施工过程中地下水通过钢板桩接缝处渗漏时候，对接缝处采用防水止水材料进行及时处理。开挖过程中注意较少对钢板桩的撞击，尽量避免因撞击产生的不稳定因素。维护结构的侧向变形、地下管线的位移、建筑物的沉降都必须控制在允许范围之内，在进行开挖时候，要对钢板桩桩顶侧向位移和竖向位移采用全站仪或者相应的设备进行监测，本工程施工过程中监测到桩顶的侧向位移为18cm，竖向位移5cm，在允许范围内，故而不需要对开挖过程中的钢板桩进行处理。如发现钢板桩产生位移较大，钢板桩连接处出现鼓起现象等，则应该加强支撑体系，控制位移。
钢板桩在施工完成后要进行拆除，拆除时候一定要保证其封底混凝土达到设计的强度，然后铺设地下管涵，在采用回填土进行回填，回填过程中在保证不破坏地下管涵的前提下对回填土进行分层压密，回填完后，浇水让回填土进行一定时间的沉降之后在进行钢板桩的拔除。拔除钢板桩时候要先对钢板桩进行松动，松动时间一般维持在5min左右，拔桩速度不能过快，避免因摩擦对回填土造成松动，拔桩如果发现负荷突然增大时候要立即停止拔桩，将其放下一定距离后进行松动，之后在慢慢拔出。钢板桩的拔除顺序要先拔除控制桩，依次向中间进行。
5.结语
钢板桩施工是一项简单的过程，但是其设计的内容较多，且其影响着整个地下工程的施工质量、施工安全以及工程造价。由于许多建筑单位对其不够重视，在进行深基坑支护时候不能够严格按照施工程序进行，对钢板桩的受力计算不够科学合理，后期处理不到位，严重影响着工程质量。通过利用成都某一地下管涵工程对深基坑钢板桩的应用进行探讨，分析了钢板桩施工过程中的各项措施，对其整个过程的质量进行控制，对我国市政工程中地下工程的发展具有重要的意义。
参考文献：
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论文作者:施文
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第7期
论文发表时间:2017/8/7
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