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摘 要：钢板桩作为一种高效、环保的建筑工法，在平原地区内河航道护岸工程中得到了广泛的应用。本文综合考虑挡土高度、土质、作业空间、施工条件等因素，分析适用于平原地区内河航道护岸的结构形式;并结合技术、经济比较，分析各自的适用范围及条件，以便设计阶段合理选用桩型和结构，充分发挥钢板桩护岸的综合效益。
关键词：内河航道;钢板桩;护岸;适用性;经济性;结构选型
中图分类号：U61 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2021）09-0097-03
钢板桩具有强度高、重量轻、性能稳定、施工运输及维修方便、施工速度快，可以重复使用等优点，在基坑、围堰等临时工程和防波堤、船坞、码头、船闸、防渗墙等永久性工程中得到了较广泛的应用。在平原地区内河航道护岸工程中，由于其土方开挖量少，占用施工空间小，采用静压施工对周围居民日常生活造成干扰小等优势，已得到了较广泛的应用。由于钢板桩的结构形式较多，相关结构形式在内河航道护岸工程中的适用性研究较少。
1 钢板桩常用结构形式
1.1平原地区内河航道钢板桩护岸的建设条件
在考虑墙后二级护岸、墙前预留平台及放坡的情况下，现有的平原地区内河航道护岸综合挡土高度一般在3 m～8m。钢板桩支护结构主要运用于砂层，粘土层及局部软土层。目前，钢板桩护岸普遍应用于后房屋比较密集或者存在重要的构筑物航段，由于征地红线范围较小，钢板桩护岸墙后作业空间非常狭窄。
1.2常见钢板桩护岸结构形式的适应性
钢板桩结构当用作挡墙结构时，按照结构断面主要有悬臂式、拉锚式、双排式、支撑式、单元式、斜锚桩式等形式。结合航道工程钢板桩护岸的使用环境，综合考虑挡土高度、土质、作业空间、施工条件等因素的制约，钢板桩护岸工程的各种常见结构形式中悬臂式、土层锚杆式、双排桩三种结构形式更适用。
钢板桩为柔性结构，采用悬臂式结构时，对截面的惯性矩要求较高，因此，在挡土高度相对较低的航道护岸工程中，采用悬臂式具有其独特的优势。
当采用锚碇板、锚碇墙及锚桩等锚碇形式时，需要在护岸后方一定范围以外设置锚碇结构，需要较大的作业空间，现有的建设条件无法提供足够的施工场地。因此，锚碇板、锚碇桩的组合形式并不适合。土层锚杆式结构由于不需要对墙后进行大范围开挖施工，可在护岸后方建筑物密集段进行使用。
当支护高度较高、地基土层物理力学指标较差或后方场地空间较狭窄时，除了可以采用锚拉式结构，还可以采用双排式钢板桩结构，该结构型式是将钢板桩或型钢呈双排打入，中间通过拉杆或帽梁等连接，形成整体。这种结构形式与悬臂式结构相比，稳定性高，与锚碇板或锚碇桩式结构相比，前后排桩间距离短，对后方场不需要大范围的作业空间，适用于内河航道护岸工程。
支撑式钢板桩结构因影响墙前通航水域无法适用性。单元式结构适用于支护高度较高的构筑物，广泛应用于大型的海港及大规模的围堰工程中。斜锚桩式结构支护高度较高，且结构施工过程比较复杂，常用于海港工程的码头工程。
2 不同结构形式的适用性分析
根据以上分析，适用于内河航道护岸整治工程的常用结构形式有悬臂式钢板桩墙、采用土层锚杆的拉锚式钢板桩墙以及双排式结构。本文以苏南运河航道工程建设条件为例，按照常见航道护岸支挡高度在3～8m范围，分析悬臂式、拉锚式和双排式（图1～图3）在不同支挡高度下的经济性，以确定各种结构型式的适用条件。
根据以上结构型式，分别选取无淤泥质土层、局部有淤泥质夹层、深厚淤泥质土层三种不同的土质情况，分别针对挡土高度3～8m的护岸，通过计算得出钢板桩、土层锚杆及钢管桩长度，并统计各自工程量，测算相关费用，以便总结相关规律。具体工程费用变化情况详见图4～图6。
通过对比发现当土层物理力学指标较高时，各结构形式造价有以下规律：
（1）钢板桩护岸工程费用随着挡土高度的增加而增加，悬臂式结构当高度超过5m后其工程造价快速增加，拉锚式和双排式结构的工程造价基本呈线性增长;
（2）当挡土高度在小于4m时，采用悬臂式钢板桩支护方案工程造价最优，拉锚式次之，双排式工程造价最高;
（3）当挡土高度位于4m至6m以内时，拉锚式工程造价最优，悬臂式钢板桩次之，双排式工程造价最高;
（4）当挡土高度位于超过6m后，采用钢板桩+土层锚杆方案工程造价最优，钢板桩+锚定桩方案次之，悬臂式钢板桩工程造价明显增加，工程造价最高。
当局部存在淤泥质夹层时，各结构形式造价有以下规律：
（1）钢板桩护岸工程费用随着挡土高度的增加而增加，悬臂式结构当高度超过5m后其工程造价快速增加，拉锚式和双排式结构的工程造价基本呈线性增长;
（2）当挡土高度在小于3.5m时，采用悬臂式和拉锚式钢板桩支护方案工程造價较优，双排式工程造价最高;
（3）当挡土高度超过3.5m后，采用拉锚式钢板桩结构工程造价最优，双排式结构次之，悬臂式工程造价最高。
当存在深厚淤泥质土层时，各结构形式造价有以下规律：
（1）悬臂式钢板桩护岸工程费用随着挡土高度的增加而增加，且工程费用高;
（2）拉锚式和双排式结构的工程造价随着挡土高度的增加而增加，其中拉锚式工程造价的增长速度较快;
（3）当挡土高度在4m至8m以内时，采用双排式结构工程造价最优，拉锚式次之，悬臂式工程造价最高。
3 结论
根据以上比较，在平原地区常见的地质及挡土高度情况下，三种结构形式的适用性如下：
（1）当土质物理力学性质较好，挡土高度较低时，悬臂式结构型式工程造价最低;挡土高度较高时，拉锚式结构最经济。
（2）存在深厚淤泥质土层时，悬臂式结构型式不适宜采用，双排式结构工程造价最低;随着挡土高度的增加，双排式结构比拉锚式结构方案经济性更优;
（3）当存在局部淤泥质土层时，挡土高度较低时，悬臂式结构与拉锚式结构造价较低，由于悬臂式存在施工简单的优势，两者可以进行经济性比较;随着挡土高度的增加，拉锚式结构与双排式结构的工程造价趋于接近，两者可进行方案的经济性比较。
参考文献：
[1] 卢晓斌. 钢板桩的应用与开发[J].铁路采购与物流，2009（4）.
[2] 林炳宏. 钢板桩支护在深基坑开挖中的应用[J].建筑与工程，2007（7）.
[3] 刘淑伟，边锋，刘红岩. 浅析钢板桩在内河码头工程中的应用[J].工程与建设，2015（6）：826-827.
[4] 索红义，周鲁平. 运河钢板桩护岸经济性分析[J].建筑与工程，2013（9）：363.
[5] 王守军.钢板桩在堤基防渗工程中的应用[J].中国农村水利水电，2001（3）：32-35.
关键词：内河航道;钢板桩;护岸;适用性;经济性;结构选型
中图分类号：U61 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2021）09-0097-03
钢板桩具有强度高、重量轻、性能稳定、施工运输及维修方便、施工速度快，可以重复使用等优点，在基坑、围堰等临时工程和防波堤、船坞、码头、船闸、防渗墙等永久性工程中得到了较广泛的应用。在平原地区内河航道护岸工程中，由于其土方开挖量少，占用施工空间小，采用静压施工对周围居民日常生活造成干扰小等优势，已得到了较广泛的应用。由于钢板桩的结构形式较多，相关结构形式在内河航道护岸工程中的适用性研究较少。
1 钢板桩常用结构形式
1.1平原地区内河航道钢板桩护岸的建设条件
在考虑墙后二级护岸、墙前预留平台及放坡的情况下，现有的平原地区内河航道护岸综合挡土高度一般在3 m～8m。钢板桩支护结构主要运用于砂层，粘土层及局部软土层。目前，钢板桩护岸普遍应用于后房屋比较密集或者存在重要的构筑物航段，由于征地红线范围较小，钢板桩护岸墙后作业空间非常狭窄。
1.2常见钢板桩护岸结构形式的适应性
钢板桩结构当用作挡墙结构时，按照结构断面主要有悬臂式、拉锚式、双排式、支撑式、单元式、斜锚桩式等形式。结合航道工程钢板桩护岸的使用环境，综合考虑挡土高度、土质、作业空间、施工条件等因素的制约，钢板桩护岸工程的各种常见结构形式中悬臂式、土层锚杆式、双排桩三种结构形式更适用。
钢板桩为柔性结构，采用悬臂式结构时，对截面的惯性矩要求较高，因此，在挡土高度相对较低的航道护岸工程中，采用悬臂式具有其独特的优势。
当采用锚碇板、锚碇墙及锚桩等锚碇形式时，需要在护岸后方一定范围以外设置锚碇结构，需要较大的作业空间，现有的建设条件无法提供足够的施工场地。因此，锚碇板、锚碇桩的组合形式并不适合。土层锚杆式结构由于不需要对墙后进行大范围开挖施工，可在护岸后方建筑物密集段进行使用。
当支护高度较高、地基土层物理力学指标较差或后方场地空间较狭窄时，除了可以采用锚拉式结构，还可以采用双排式钢板桩结构，该结构型式是将钢板桩或型钢呈双排打入，中间通过拉杆或帽梁等连接，形成整体。这种结构形式与悬臂式结构相比，稳定性高，与锚碇板或锚碇桩式结构相比，前后排桩间距离短，对后方场不需要大范围的作业空间，适用于内河航道护岸工程。
支撑式钢板桩结构因影响墙前通航水域无法适用性。单元式结构适用于支护高度较高的构筑物，广泛应用于大型的海港及大规模的围堰工程中。斜锚桩式结构支护高度较高，且结构施工过程比较复杂，常用于海港工程的码头工程。
2 不同结构形式的适用性分析
根据以上分析，适用于内河航道护岸整治工程的常用结构形式有悬臂式钢板桩墙、采用土层锚杆的拉锚式钢板桩墙以及双排式结构。本文以苏南运河航道工程建设条件为例，按照常见航道护岸支挡高度在3～8m范围，分析悬臂式、拉锚式和双排式（图1～图3）在不同支挡高度下的经济性，以确定各种结构型式的适用条件。
根据以上结构型式，分别选取无淤泥质土层、局部有淤泥质夹层、深厚淤泥质土层三种不同的土质情况，分别针对挡土高度3～8m的护岸，通过计算得出钢板桩、土层锚杆及钢管桩长度，并统计各自工程量，测算相关费用，以便总结相关规律。具体工程费用变化情况详见图4～图6。
通过对比发现当土层物理力学指标较高时，各结构形式造价有以下规律：
（1）钢板桩护岸工程费用随着挡土高度的增加而增加，悬臂式结构当高度超过5m后其工程造价快速增加，拉锚式和双排式结构的工程造价基本呈线性增长;
（2）当挡土高度在小于4m时，采用悬臂式钢板桩支护方案工程造价最优，拉锚式次之，双排式工程造价最高;
（3）当挡土高度位于4m至6m以内时，拉锚式工程造价最优，悬臂式钢板桩次之，双排式工程造价最高;
（4）当挡土高度位于超过6m后，采用钢板桩+土层锚杆方案工程造价最优，钢板桩+锚定桩方案次之，悬臂式钢板桩工程造价明显增加，工程造价最高。
当局部存在淤泥质夹层时，各结构形式造价有以下规律：
（1）钢板桩护岸工程费用随着挡土高度的增加而增加，悬臂式结构当高度超过5m后其工程造价快速增加，拉锚式和双排式结构的工程造价基本呈线性增长;
（2）当挡土高度在小于3.5m时，采用悬臂式和拉锚式钢板桩支护方案工程造價较优，双排式工程造价最高;
（3）当挡土高度超过3.5m后，采用拉锚式钢板桩结构工程造价最优，双排式结构次之，悬臂式工程造价最高。
当存在深厚淤泥质土层时，各结构形式造价有以下规律：
（1）悬臂式钢板桩护岸工程费用随着挡土高度的增加而增加，且工程费用高;
（2）拉锚式和双排式结构的工程造价随着挡土高度的增加而增加，其中拉锚式工程造价的增长速度较快;
（3）当挡土高度在4m至8m以内时，采用双排式结构工程造价最优，拉锚式次之，悬臂式工程造价最高。
3 结论
根据以上比较，在平原地区常见的地质及挡土高度情况下，三种结构形式的适用性如下：
（1）当土质物理力学性质较好，挡土高度较低时，悬臂式结构型式工程造价最低;挡土高度较高时，拉锚式结构最经济。
（2）存在深厚淤泥质土层时，悬臂式结构型式不适宜采用，双排式结构工程造价最低;随着挡土高度的增加，双排式结构比拉锚式结构方案经济性更优;
（3）当存在局部淤泥质土层时，挡土高度较低时，悬臂式结构与拉锚式结构造价较低，由于悬臂式存在施工简单的优势，两者可以进行经济性比较;随着挡土高度的增加，拉锚式结构与双排式结构的工程造价趋于接近，两者可进行方案的经济性比较。
参考文献：
[1] 卢晓斌. 钢板桩的应用与开发[J].铁路采购与物流，2009（4）.
[2] 林炳宏. 钢板桩支护在深基坑开挖中的应用[J].建筑与工程，2007（7）.
[3] 刘淑伟，边锋，刘红岩. 浅析钢板桩在内河码头工程中的应用[J].工程与建设，2015（6）：826-827.
[4] 索红义，周鲁平. 运河钢板桩护岸经济性分析[J].建筑与工程，2013（9）：363.
[5] 王守军.钢板桩在堤基防渗工程中的应用[J].中国农村水利水电，2001（3）：32-35.