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[摘 要]依据海拉尔站旅客地道现场基坑开挖支护施工时钢
板桩围堰施工的工程实践，探讨钢板桩围堰施工技术
[关键词]基坑支护、钢板桩围堰
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0120-02
一、工程概况
本地道工程位于海拉尔站场内，地道桥中心里程为：旅客地道JIK747+521.5m，地道净宽1-8.3m，净高为3.5m，地道全长72.9m。出入口梯道封闭段净宽4.2m，净高3.5m，全长8.26m。梯道敞开段净宽4.2m，全长18.16m。坡道封闭段净宽4.2m，净高3.5m，全长20.98m。坡道敞开段净宽4.2m，全长41.15m。
二、施工方案
旅客地道基坑开挖深度为8m，针对现场实际开挖情况，节约工程造价，合理布局，综合考虑，采用钢板桩及锚杆进行支护。锚杆设置三排，第一排在2 m，长度18m，第二排在4.5 m，长度17m，第三排在7，长度16m，设冠梁。
三、旅客地道钢板桩检算
（一）内力及位移计算
共3层支点，支点计算数据如下：
共计算4个工况，各支点在各个工况中的支点力如下（单位为kN）：
各工况的最大内力位移如下：
全部工况下的最大内力位移如下：
（二）抗隆起、抗倾覆验算结果
1、按地基承載力验算抗隆起
计算的抗隆起安全系数为：17.59，达到规范规定安全系数2.00，合格。
2、按滑弧稳定验算抗隆起
计算的抗隆起安全系数为：2.39，达到规范规定安全系数2.00，合格。基坑底最大隆起量为 1.00cm。
3、 验算抗倾覆稳定
计算的抗倾覆安全系数为：2.39，达到规范规定安全系数1.15，合格。
（三）旅客地道钢板桩截面强度验算
钢板桩最大弯矩为 23.1 kN.m；钢板桩最大剪力为 47.7kN；钢板桩面积为 3550 mm2；钢板桩截面抵抗矩为 237000 mm3；钢板桩抗弯强度fy= 215 N/mm2。
抗弯强度合格！
四、旅客地道锚杆计算
（一）第一阶段，第1层拉锚的计算：
参照规范要求，锚杆的水平拉力设计值取支点水平计算力乘以侧壁重要系数的1.25倍。
Td= 1.25 x 1.1 x 250.00 =343.75
1、锚杆轴向受拉承载力设计值计算公式
其中 Nu为锚杆轴向受拉承载力设计值（kN）；Td为锚杆水平拉力设计值，取343.75kN； 为锚杆与水平面的倾角，，取15.00。
经过计算得到锚杆设计的轴向拉力计算值
Nu=343.75/cos15.00o=355.88kN
2.锚杆锚固段长度计算公式
其中 d为锚固段直径，计算中取150mm；s为锚杆轴向受拉抗力分项系数，计算中取1.30；qsik为锚杆穿过土层与锚固体的极限摩阻力标准值
锚杆锚固段长度的计算过程：
假定锚固段初始长度为一个大值，如100m，再按二分法原理快速逼近真解
计算出的锚固段长度Lm= 12.07 m
按土层分段验算锚固长度所提供的锚固力如下：
Lm=3.1415927x0.15x（1.95x75.00+3.86x95.00+4.26x110.00）/1.30≈355.88 kN =Nu
3、锚杆自由段长度计算公式
其中 Lt为锚杆锚固点与土压力强度零点间的距离。
锚杆自由段长度的计算：Lf=6.59×sin（45o-28.22o/2）/sin（45o+28.22o/2+15.00o）=3.52m
按照国家规程构造要求，锚杆自由段长度小于5m时取5m。
4、锚杆总长度计算公式
锚杆总长度的计算：
L=5.00+12.07=17.07m
5、锚杆杆体计算公式
所需钢筋面积As = 355880.00/1000.00 = 355.88 mm2
所需钢筋根数 = 355.88/（3.14159266 / 4. x 15.00 x 15.00） = 2.00
取整，即2根
（二）第二阶段，第2层拉锚的计算：
由以上算法可得：
1、锚杆锚固段长度Lm= 11.14 m
2、锚杆自由长度Lf==2.18m，按照国家规程构造要求，锚杆自由段长度小于5m时取5m。
3、锚杆总长度L=5.00+11.14=16.14m
4、锚杆所需钢筋根数 = 1.61
取整，即2根
（三）第三阶段，第3层拉锚的计算：
由以上算法可得：
1、锚杆锚固段长度Lm= 10.35 m
2、锚杆自由长度Lf==0.85m，按照国家规程构造要求，锚杆自由段长度小于5m时取5m。
3、锚杆总长度L=5.00+10.35=15.35m
4、锚杆所需钢筋根数 = 1.61
取整，即2根
五、钢板桩施工方法
（一）定位放线
按施工图首先确定基坑开挖边线，用白灰撒线确定基坑范围，然后在白灰线上按间距300mm确定钢轨桩位置，并定白灰点。
（二）钢轨桩运输堆放 施工前，按事先确定好的施工顺序将半成品桩运输至指定位置，应以打拔桩机以最短时间完成一次打桩确定最佳堆放位置，以堆放中心到支护位置距离10～20m为宜。
（三）打桩
用液压振动打桩机将12.5m长钢桩自行吊起按施放好的桩位进行振动压入，压入桩的垂直度控制在1%L范围内，且保持桩上表面在同一标高内，并与地面平齐。
（四）拔桩
工程达到回填标准时进行拔桩，拔桩采用间隔式拔法，以避免大面积破坏原状土。
（五）冠梁
桩顶设冠梁，600×600，配筋两侧各4Φ20，上下各1Φ16，箍筋ф8@200，C30混凝土。
六、锚杆施工方法和技术措施
（一）施工准备
1、施工作业前，根据设计要求和土层条件，定出孔位，做出标记。
2、作业面场地要平坦、坚实、有排水沟，场地宽度大于4m。
3、钻机就位后，应保持平稳，导杆或立轴与钻杆倾角一致，并在同一轴线上。
4、钻进用的钻具，采用地质部门使用的普通岩芯钻探的钻头和管材系列，为了配合跟管钻进，应配备足够数量的长度为0.5-1.0m的短套管。
（二）钻进注浆锚杆体跟进
锚杆的施工应采取钻进、注浆、搅拌锚杆体跟进一次完成的方法。送浆泵的压力应为1.5MPA；注浆材料选用P.O32.5R水泥，水灰比为0.7水泥浆液应搅拌均匀，并在出凝前注浆完毕，为加快施工速度，加入早强减水剂（HSM），掺量为水泥用量2%。
施工时使锚杆体跟进，并保证钢绞线不缠绕在钻杆上，防止反循环退出钻杆时带出钢绞线。边退出钻杆边注浆，直至水泥浆从孔口溢出，退出钻杆，锚杆施工完成。
（三）腰梁安装
施工锚杆时现场制作腰梁，采用2根I18b工字钢钢焊接为一体，在两腰梁间灌入C20砼，防止腰梁扭曲，变形。
（四）锁定张拉
1、锚头台座的承压面应平整， 并与锚杆轴线方向垂直；
2、锚杆张拉前應对张拉设备进行标定；
3、锚杆张拉时应有序进行，张拉顺序应考虑临近锚杆的相互影响，所以在砼桩侧应从一端开始隔根张拉后再返回重新在隔根张拉.
4、锚杆正式张拉前， 应取0.1-0.2轴向拉力设计值NT对锚杆预张拉1-2次， 使杆体完全平直，各部位接触紧密.
5、锚杆张拉至1.0设计值NT保持2min，然后卸荷至锁定设计值0.8NT，张拉荷载和位移观测时间见下表：
（五）锚杆试验
工程锚杆灌浆后不少于 7 天，锚杆浆体达到规定张拉强度75%方可进行锚杆试验。锚杆试验采用工程用锚杆进行锚杆抗拔试验，锚杆抗拔验收试验依照国家规范要求进行。
七、基坑监测
（一）监测目的
深基坑的安全与稳定直接关系到基坑本身及周边道路的安全，根据深基坑支护有关规范要求：地下部分施工阶段必须对支护系统和周边环境进行监测。由于岩土工程的复杂性，支护系统受到许多难以确定因素的影响，因此，在施工过程中加强水平位移监测，及时掌握支护系统及周围环境动态变化，应用监测所得的信息指导施工，是施工过程科学化、信息化，确保支护系统和周围环境安全的重要措施。
（二）监测点的布置
根据有关规程规范及设计要求，结合本工程的具体情况，本监测工程布设各监测点。
支护体系水平位移：根据《建筑基坑工程监测技术规范》的要求，在支护结构顶埋设位移观测点，间距：20m。其中每段在基坑两侧各设1个观测站，，埋设观测基准点2个。
（三）监测基本方法
1、监测内容
（1）支护结构侧向水平位移。
（2）周围土体观测。
2、水平位移量测
（1）采用视准线法，设视准线，在视准线两端设置基准点，在线上设位移观测点。基准点设在稳定地点，观测点设在支护结构上，测量时用经纬仪测各位移观测点相对视准线的偏离值，即测点水平位移值。
（2）观测
位移监测从基坑挖土开始，基坑开挖期间，进行监测，当位移变化较大或有突变时，及时反馈给现场管理人员，进行险情预报。由有经验的技术员进场进行施工现场肉眼巡视，检查支护结构施工质量，一旦出现问题及时处理。
八、经验总结
对于施工场地狭窄，工作无法开展的施工场所，钢板桩围堰提供了较好的支护方法。
参考文献
[1]钢板桩工程手册 作者：欧领特 人民交通出版社
[2]岩土工程勘察规范 GB50021-2001
[3]建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99
[4]建筑地基基础设计规范 GB50007-2002
[5]铁路路基支挡设计规范 TB 10025-2001
板桩围堰施工的工程实践，探讨钢板桩围堰施工技术
[关键词]基坑支护、钢板桩围堰
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0120-02
一、工程概况
本地道工程位于海拉尔站场内，地道桥中心里程为：旅客地道JIK747+521.5m，地道净宽1-8.3m，净高为3.5m，地道全长72.9m。出入口梯道封闭段净宽4.2m，净高3.5m，全长8.26m。梯道敞开段净宽4.2m，全长18.16m。坡道封闭段净宽4.2m，净高3.5m，全长20.98m。坡道敞开段净宽4.2m，全长41.15m。
二、施工方案
旅客地道基坑开挖深度为8m，针对现场实际开挖情况，节约工程造价，合理布局，综合考虑，采用钢板桩及锚杆进行支护。锚杆设置三排，第一排在2 m，长度18m，第二排在4.5 m，长度17m，第三排在7，长度16m，设冠梁。
三、旅客地道钢板桩检算
（一）内力及位移计算
共3层支点，支点计算数据如下：
共计算4个工况，各支点在各个工况中的支点力如下（单位为kN）：
各工况的最大内力位移如下：
全部工况下的最大内力位移如下：
（二）抗隆起、抗倾覆验算结果
1、按地基承載力验算抗隆起
计算的抗隆起安全系数为：17.59，达到规范规定安全系数2.00，合格。
2、按滑弧稳定验算抗隆起
计算的抗隆起安全系数为：2.39，达到规范规定安全系数2.00，合格。基坑底最大隆起量为 1.00cm。
3、 验算抗倾覆稳定
计算的抗倾覆安全系数为：2.39，达到规范规定安全系数1.15，合格。
（三）旅客地道钢板桩截面强度验算
钢板桩最大弯矩为 23.1 kN.m；钢板桩最大剪力为 47.7kN；钢板桩面积为 3550 mm2；钢板桩截面抵抗矩为 237000 mm3；钢板桩抗弯强度fy= 215 N/mm2。
抗弯强度合格！
四、旅客地道锚杆计算
（一）第一阶段，第1层拉锚的计算：
参照规范要求，锚杆的水平拉力设计值取支点水平计算力乘以侧壁重要系数的1.25倍。
Td= 1.25 x 1.1 x 250.00 =343.75
1、锚杆轴向受拉承载力设计值计算公式
其中 Nu为锚杆轴向受拉承载力设计值（kN）；Td为锚杆水平拉力设计值，取343.75kN； 为锚杆与水平面的倾角，，取15.00。
经过计算得到锚杆设计的轴向拉力计算值
Nu=343.75/cos15.00o=355.88kN
2.锚杆锚固段长度计算公式
其中 d为锚固段直径，计算中取150mm；s为锚杆轴向受拉抗力分项系数，计算中取1.30；qsik为锚杆穿过土层与锚固体的极限摩阻力标准值
锚杆锚固段长度的计算过程：
假定锚固段初始长度为一个大值，如100m，再按二分法原理快速逼近真解
计算出的锚固段长度Lm= 12.07 m
按土层分段验算锚固长度所提供的锚固力如下：
Lm=3.1415927x0.15x（1.95x75.00+3.86x95.00+4.26x110.00）/1.30≈355.88 kN =Nu
3、锚杆自由段长度计算公式
其中 Lt为锚杆锚固点与土压力强度零点间的距离。
锚杆自由段长度的计算：Lf=6.59×sin（45o-28.22o/2）/sin（45o+28.22o/2+15.00o）=3.52m
按照国家规程构造要求，锚杆自由段长度小于5m时取5m。
4、锚杆总长度计算公式
锚杆总长度的计算：
L=5.00+12.07=17.07m
5、锚杆杆体计算公式
所需钢筋面积As = 355880.00/1000.00 = 355.88 mm2
所需钢筋根数 = 355.88/（3.14159266 / 4. x 15.00 x 15.00） = 2.00
取整，即2根
（二）第二阶段，第2层拉锚的计算：
由以上算法可得：
1、锚杆锚固段长度Lm= 11.14 m
2、锚杆自由长度Lf==2.18m，按照国家规程构造要求，锚杆自由段长度小于5m时取5m。
3、锚杆总长度L=5.00+11.14=16.14m
4、锚杆所需钢筋根数 = 1.61
取整，即2根
（三）第三阶段，第3层拉锚的计算：
由以上算法可得：
1、锚杆锚固段长度Lm= 10.35 m
2、锚杆自由长度Lf==0.85m，按照国家规程构造要求，锚杆自由段长度小于5m时取5m。
3、锚杆总长度L=5.00+10.35=15.35m
4、锚杆所需钢筋根数 = 1.61
取整，即2根
五、钢板桩施工方法
（一）定位放线
按施工图首先确定基坑开挖边线，用白灰撒线确定基坑范围，然后在白灰线上按间距300mm确定钢轨桩位置，并定白灰点。
（二）钢轨桩运输堆放 施工前，按事先确定好的施工顺序将半成品桩运输至指定位置，应以打拔桩机以最短时间完成一次打桩确定最佳堆放位置，以堆放中心到支护位置距离10～20m为宜。
（三）打桩
用液压振动打桩机将12.5m长钢桩自行吊起按施放好的桩位进行振动压入，压入桩的垂直度控制在1%L范围内，且保持桩上表面在同一标高内，并与地面平齐。
（四）拔桩
工程达到回填标准时进行拔桩，拔桩采用间隔式拔法，以避免大面积破坏原状土。
（五）冠梁
桩顶设冠梁，600×600，配筋两侧各4Φ20，上下各1Φ16，箍筋ф8@200，C30混凝土。
六、锚杆施工方法和技术措施
（一）施工准备
1、施工作业前，根据设计要求和土层条件，定出孔位，做出标记。
2、作业面场地要平坦、坚实、有排水沟，场地宽度大于4m。
3、钻机就位后，应保持平稳，导杆或立轴与钻杆倾角一致，并在同一轴线上。
4、钻进用的钻具，采用地质部门使用的普通岩芯钻探的钻头和管材系列，为了配合跟管钻进，应配备足够数量的长度为0.5-1.0m的短套管。
（二）钻进注浆锚杆体跟进
锚杆的施工应采取钻进、注浆、搅拌锚杆体跟进一次完成的方法。送浆泵的压力应为1.5MPA；注浆材料选用P.O32.5R水泥，水灰比为0.7水泥浆液应搅拌均匀，并在出凝前注浆完毕，为加快施工速度，加入早强减水剂（HSM），掺量为水泥用量2%。
施工时使锚杆体跟进，并保证钢绞线不缠绕在钻杆上，防止反循环退出钻杆时带出钢绞线。边退出钻杆边注浆，直至水泥浆从孔口溢出，退出钻杆，锚杆施工完成。
（三）腰梁安装
施工锚杆时现场制作腰梁，采用2根I18b工字钢钢焊接为一体，在两腰梁间灌入C20砼，防止腰梁扭曲，变形。
（四）锁定张拉
1、锚头台座的承压面应平整， 并与锚杆轴线方向垂直；
2、锚杆张拉前應对张拉设备进行标定；
3、锚杆张拉时应有序进行，张拉顺序应考虑临近锚杆的相互影响，所以在砼桩侧应从一端开始隔根张拉后再返回重新在隔根张拉.
4、锚杆正式张拉前， 应取0.1-0.2轴向拉力设计值NT对锚杆预张拉1-2次， 使杆体完全平直，各部位接触紧密.
5、锚杆张拉至1.0设计值NT保持2min，然后卸荷至锁定设计值0.8NT，张拉荷载和位移观测时间见下表：
（五）锚杆试验
工程锚杆灌浆后不少于 7 天，锚杆浆体达到规定张拉强度75%方可进行锚杆试验。锚杆试验采用工程用锚杆进行锚杆抗拔试验，锚杆抗拔验收试验依照国家规范要求进行。
七、基坑监测
（一）监测目的
深基坑的安全与稳定直接关系到基坑本身及周边道路的安全，根据深基坑支护有关规范要求：地下部分施工阶段必须对支护系统和周边环境进行监测。由于岩土工程的复杂性，支护系统受到许多难以确定因素的影响，因此，在施工过程中加强水平位移监测，及时掌握支护系统及周围环境动态变化，应用监测所得的信息指导施工，是施工过程科学化、信息化，确保支护系统和周围环境安全的重要措施。
（二）监测点的布置
根据有关规程规范及设计要求，结合本工程的具体情况，本监测工程布设各监测点。
支护体系水平位移：根据《建筑基坑工程监测技术规范》的要求，在支护结构顶埋设位移观测点，间距：20m。其中每段在基坑两侧各设1个观测站，，埋设观测基准点2个。
（三）监测基本方法
1、监测内容
（1）支护结构侧向水平位移。
（2）周围土体观测。
2、水平位移量测
（1）采用视准线法，设视准线，在视准线两端设置基准点，在线上设位移观测点。基准点设在稳定地点，观测点设在支护结构上，测量时用经纬仪测各位移观测点相对视准线的偏离值，即测点水平位移值。
（2）观测
位移监测从基坑挖土开始，基坑开挖期间，进行监测，当位移变化较大或有突变时，及时反馈给现场管理人员，进行险情预报。由有经验的技术员进场进行施工现场肉眼巡视，检查支护结构施工质量，一旦出现问题及时处理。
八、经验总结
对于施工场地狭窄，工作无法开展的施工场所，钢板桩围堰提供了较好的支护方法。
参考文献
[1]钢板桩工程手册 作者：欧领特 人民交通出版社
[2]岩土工程勘察规范 GB50021-2001
[3]建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99
[4]建筑地基基础设计规范 GB50007-2002
[5]铁路路基支挡设计规范 TB 10025-2001