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摘要：介绍钢板桩在基坑支护中的应用及补强处理措施
关键词：基坑支护工程钢板桩
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：
近年来，随着我国建设发展，基坑开挖与支护工程明显增多。钢板桩基坑支护因其施工简便、造价低在施工中广泛应用。但因现场地质情况过于复杂与设计依据偏差，对基坑支护进行科学合理的设计施工，制定相应的应急响应措施，是确保施工安全和质量，获得经济效益的必要措施。本文以四川省广元市利州区邓家桥涵洞施工为例，进行简单描述。
1工程概况
暗涵洞截面净宽3.8m，长20m，净高4.8m，底板厚0.75m，，垫层0.15m，埋深1m。
工程地质：①：杂填土，呈杂色，松散状态；②：素填土，主要由粘土组成，呈软塑可塑状态，有人为扰动，γ=17.95KN/m3,φ=10.46°,c=13.39kpa；③：粘土，呈黄灰色～黄褐色，软塑状态，属高压缩性土，γ=18.62KN/m3,φ=8.4°,c=11.25kpa；④：淤泥质粘土，呈褐灰色、灰色，流塑状态γ=17.66KN/m3,φ=5.23°,c=9.94kpa；⑤：粉质粘土，呈灰色，软塑状态γ=19.28KN/m3,φ=8.13°,c=12.01kpa；⑥：淤泥质粉质粘土，呈灰色，流塑～软塑状态，γ=36KN/m3,φ=5.5°,c=12.37kpa。
水文地质：地下水主要是地面径流引起，局部地层含饱和水。
距周边建构筑物12~15m左右，平均开挖深度7.7m,放坡开挖较困难，影响周边构造物稳定，为保证整个涵洞的施工，采用40b工字钢进行支护，桩长12.0m，打桩入土深度不低于10.0m，桩头露出自然地坪。
2 钢板桩支护结构的支护设计
2.1计算反弯点深度h1
假定钢板桩上土压力为零的点为反弯点，其位于开挖面以下h1处，则有
γ1kph1=γ2ka(H+h1)…（1）
γ1—坑内土层容重加权均值；γ2—坑外土层容重加权均值；H—基坑开挖深度；ka—主动土压力系数；kpi—放大被动土压力系数；查询相关资料得如下参数：钢板桩截面40b型工字钢Wx=1139cm3，Wy=96.2cm3，桩长12m；土体参数（加权均值）γ1=24.5KN/m3，γ2=18.27KN/m3,φ1=8.13°，φ2=9.26°； ka=tg2(45°-9.26°/2)=0.722； kpi= 1.3tg2(45°+8.13°/2)=1.728；計算反弯点
由公式（1）得出 h1=1.81m
2. 2计算剪力为零的点g深度h2；
通过试算求出点g深度，该点净主动土压力acd等于净被动土压力dgh；
计算钢板桩剪力为零点g深度h2；…（2）
由公式（2）得出 h2=2.47m
2.3 计算最大弯矩
最大弯矩等于acd和dgh绕g点的力矩之差值；计算最大弯矩
…（3）
由公式（3）得出 Mmax=384.56.09kn.m
2. 4 计算钢板桩截面稳定性
根据求得的最大弯矩和钢板桩材料正截面特征值，即可计算出钢板桩正截面应力与容许应力比较即可确定钢板桩截面稳定性。
钢板桩排布形式采用“两横一丁”，组合宽度为650mm，
<210Mpa，满足抗弯强度要求。
2. 5 计算钢板桩抗倾覆稳定性
净主动土压力acd和净被动土压力def对e点取力矩。由def产生的抵抗力矩与由acd所产生的倾覆力矩比值即为抗倾覆安全系数；
钢板桩入土深度为7.7m，即h=7.7m;
主动土压力对e点力矩为： …（4）
被动土压力对e点力矩为：…（5）
1.43>1.3，满足抗倾覆要求。
3 钢板桩支护结构的加固补强措施
边坡支护结构的设计需要满足强度和变形两方面的要求，在工程实际中，由于支护结构的变形（侧向位移）而引起周围地面、路面、建筑物的开裂和下沉。再者，因地质状况过于复杂而难以进行较精确的计算。因此对支护结构常根据施工过程中的具体情况，采取一些补强措施。
3.1增大嵌固刚度，增大被动土压力区的土抗力
悬臂支护结构防倾覆，在基坑底部采取措施增加被动土压力区的土抗力：（1）采取增大基坑四周垫层厚度。（2）将清槽过程中产生的余土进行堆载，增加被动土压力区的压力，同时也减少了桩体的悬臂高度。
3.2加设拉杆或拉筋
（1）通过周围建筑物做支锚固定装置
（2）通过在远端（滑动面以外）埋设锚碇做支锚固定装置，限制水平位移，见图2。
（3）通过在远端打入钢板桩做支锚固定装置，如图3.
3.3 加设锚杆
在基坑开挖过程中打孔灌浆，形成锚杆，锚杆穿过滑移面。锚杆需穿过滑移面，但锚杆不适用于淤泥和淤泥质土，见图4。
3.4 加设支撑
随开挖进度分层加设型钢对撑或钢管支撑。
3.5 加设斜撑
加设型钢斜撑的方式较为简便同时对基坑开挖影响较小。
3.6 桩顶浇筑帽梁措施
对于深基坑，为减少钢板桩柔性变形，桩顶浇筑帽梁，增大抗弯刚度。帽梁施工时，增加钢板桩与帽梁接触的部位隔离措施，以便钢板桩拔出。
3.7 桩上部卸载，加大入土深度
对于基坑开挖深度较大，底层土质较差的基坑，当采用钢板桩支护时，可采用上部取土卸载，加大桩体入土深度的方式进行补强。见图5。
4钢板桩支护结构施工过程中的监测
在高危工程施工中，对支护结构的应力、位移、土质等进行监测，对周围建筑物、路面的沉降、开裂情况进行监测，当监测数据发生改变时及时反馈，进行信息化管理，指导作业，当出现异常情况时便于及时采取应对措施，以确保建筑物的安全和正常施工。
5结语
在软土地基区域，小截面钢板桩因施工简便，成本低，效率高，同时减少动土作业，减少地下垃圾的产生，开挖简便的支护方式得到广泛应用，。对于在复杂情况下可能出现的意外情况时，便于采取必要的加固补强措施。
参考文献：
[1] 江正荣《建筑施工计算手册》中国建筑工业出版社
[2] 吴湘兴《建筑地基基础》华南理工大学出版社
[3] 《建筑施工手册》（第四版） 中国建筑工业出版社
[4]胡菲 《深基坑中钢支撑结构的设计与应用》 浙江科技学院报
作者简介：1966年出生，全国造价工程师、注册监理工程师、一级建造师，从事造价工作十年，项目管理六年，监理工作四年
关键词：基坑支护工程钢板桩
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：
近年来，随着我国建设发展，基坑开挖与支护工程明显增多。钢板桩基坑支护因其施工简便、造价低在施工中广泛应用。但因现场地质情况过于复杂与设计依据偏差，对基坑支护进行科学合理的设计施工，制定相应的应急响应措施，是确保施工安全和质量，获得经济效益的必要措施。本文以四川省广元市利州区邓家桥涵洞施工为例，进行简单描述。
1工程概况
暗涵洞截面净宽3.8m，长20m，净高4.8m，底板厚0.75m，，垫层0.15m，埋深1m。
工程地质：①：杂填土，呈杂色，松散状态；②：素填土，主要由粘土组成，呈软塑可塑状态，有人为扰动，γ=17.95KN/m3,φ=10.46°,c=13.39kpa；③：粘土，呈黄灰色～黄褐色，软塑状态，属高压缩性土，γ=18.62KN/m3,φ=8.4°,c=11.25kpa；④：淤泥质粘土，呈褐灰色、灰色，流塑状态γ=17.66KN/m3,φ=5.23°,c=9.94kpa；⑤：粉质粘土，呈灰色，软塑状态γ=19.28KN/m3,φ=8.13°,c=12.01kpa；⑥：淤泥质粉质粘土，呈灰色，流塑～软塑状态，γ=36KN/m3,φ=5.5°,c=12.37kpa。
水文地质：地下水主要是地面径流引起，局部地层含饱和水。
距周边建构筑物12~15m左右，平均开挖深度7.7m,放坡开挖较困难，影响周边构造物稳定，为保证整个涵洞的施工，采用40b工字钢进行支护，桩长12.0m，打桩入土深度不低于10.0m，桩头露出自然地坪。
2 钢板桩支护结构的支护设计
2.1计算反弯点深度h1
假定钢板桩上土压力为零的点为反弯点，其位于开挖面以下h1处，则有
γ1kph1=γ2ka(H+h1)…（1）
γ1—坑内土层容重加权均值；γ2—坑外土层容重加权均值；H—基坑开挖深度；ka—主动土压力系数；kpi—放大被动土压力系数；查询相关资料得如下参数：钢板桩截面40b型工字钢Wx=1139cm3，Wy=96.2cm3，桩长12m；土体参数（加权均值）γ1=24.5KN/m3，γ2=18.27KN/m3,φ1=8.13°，φ2=9.26°； ka=tg2(45°-9.26°/2)=0.722； kpi= 1.3tg2(45°+8.13°/2)=1.728；計算反弯点
由公式（1）得出 h1=1.81m
2. 2计算剪力为零的点g深度h2；
通过试算求出点g深度，该点净主动土压力acd等于净被动土压力dgh；
计算钢板桩剪力为零点g深度h2；…（2）
由公式（2）得出 h2=2.47m
2.3 计算最大弯矩
最大弯矩等于acd和dgh绕g点的力矩之差值；计算最大弯矩
…（3）
由公式（3）得出 Mmax=384.56.09kn.m
2. 4 计算钢板桩截面稳定性
根据求得的最大弯矩和钢板桩材料正截面特征值，即可计算出钢板桩正截面应力与容许应力比较即可确定钢板桩截面稳定性。
钢板桩排布形式采用“两横一丁”，组合宽度为650mm，
<210Mpa，满足抗弯强度要求。
2. 5 计算钢板桩抗倾覆稳定性
净主动土压力acd和净被动土压力def对e点取力矩。由def产生的抵抗力矩与由acd所产生的倾覆力矩比值即为抗倾覆安全系数；
钢板桩入土深度为7.7m，即h=7.7m;
主动土压力对e点力矩为： …（4）
被动土压力对e点力矩为：…（5）
1.43>1.3，满足抗倾覆要求。
3 钢板桩支护结构的加固补强措施
边坡支护结构的设计需要满足强度和变形两方面的要求，在工程实际中，由于支护结构的变形（侧向位移）而引起周围地面、路面、建筑物的开裂和下沉。再者，因地质状况过于复杂而难以进行较精确的计算。因此对支护结构常根据施工过程中的具体情况，采取一些补强措施。
3.1增大嵌固刚度，增大被动土压力区的土抗力
悬臂支护结构防倾覆，在基坑底部采取措施增加被动土压力区的土抗力：（1）采取增大基坑四周垫层厚度。（2）将清槽过程中产生的余土进行堆载，增加被动土压力区的压力，同时也减少了桩体的悬臂高度。
3.2加设拉杆或拉筋
（1）通过周围建筑物做支锚固定装置
（2）通过在远端（滑动面以外）埋设锚碇做支锚固定装置，限制水平位移，见图2。
（3）通过在远端打入钢板桩做支锚固定装置，如图3.
3.3 加设锚杆
在基坑开挖过程中打孔灌浆，形成锚杆，锚杆穿过滑移面。锚杆需穿过滑移面，但锚杆不适用于淤泥和淤泥质土，见图4。
3.4 加设支撑
随开挖进度分层加设型钢对撑或钢管支撑。
3.5 加设斜撑
加设型钢斜撑的方式较为简便同时对基坑开挖影响较小。
3.6 桩顶浇筑帽梁措施
对于深基坑，为减少钢板桩柔性变形，桩顶浇筑帽梁，增大抗弯刚度。帽梁施工时，增加钢板桩与帽梁接触的部位隔离措施，以便钢板桩拔出。
3.7 桩上部卸载，加大入土深度
对于基坑开挖深度较大，底层土质较差的基坑，当采用钢板桩支护时，可采用上部取土卸载，加大桩体入土深度的方式进行补强。见图5。
4钢板桩支护结构施工过程中的监测
在高危工程施工中，对支护结构的应力、位移、土质等进行监测，对周围建筑物、路面的沉降、开裂情况进行监测，当监测数据发生改变时及时反馈，进行信息化管理，指导作业，当出现异常情况时便于及时采取应对措施，以确保建筑物的安全和正常施工。
5结语
在软土地基区域，小截面钢板桩因施工简便，成本低，效率高，同时减少动土作业，减少地下垃圾的产生，开挖简便的支护方式得到广泛应用，。对于在复杂情况下可能出现的意外情况时，便于采取必要的加固补强措施。
参考文献：
[1] 江正荣《建筑施工计算手册》中国建筑工业出版社
[2] 吴湘兴《建筑地基基础》华南理工大学出版社
[3] 《建筑施工手册》（第四版） 中国建筑工业出版社
[4]胡菲 《深基坑中钢支撑结构的设计与应用》 浙江科技学院报
作者简介：1966年出生，全国造价工程师、注册监理工程师、一级建造师，从事造价工作十年，项目管理六年，监理工作四年