基坑工程中拉森钢板桩支护结构稳定性应用研究

基坑工程中拉森钢板桩支护结构稳定性应用研究

林银洁

温州展途建筑有限公司，浙江 温州 325006

摘要：深基坑支护是一项十分复杂的工程，涉及到地质、岩土、结构设计和动态监测等多个方面的内容。建设的安全性、造价等。在选择基坑支护方案时，必须考虑到工程质量、施工安全以及施工费用，尽可能地使这三个方面都达到最佳的平衡，以最经济的方法来建造并达到国家现有的验收标准，并且能够最大程度地满足用户的需要。在基坑工程中，如何针对不同的基坑深度和土层情况，选择经济合理、安全可靠的基坑支护方案，是进行基坑工程建设的先决条件。以实际工程为背景，着重对拉森钢板桩与钢架支撑体系在深基坑开挖与支护中的构造形式进行了深入研究，并对其进行了总结，并提出了相应的施工技术措施。

关键词：基坑工程；拉森钢板桩支护；结构稳定性；应用

工程项目主要对东三路、东四路两条道路上修建两条地下通道连接到建筑的地下室。计划在两条道路上进行支护拉森支护开挖的方式，开挖面积大、深度深。根据区域地质资料，勘察区内覆盖土层主要有粘土、淤泥、 淤泥质粘土、含粘性土砾砂、细砂、粉质粘土、圆砾、粉质粘土、含粘性土砾砂、含粘性土角砾、含粘性土角砾、强风化凝灰岩、中风化凝灰岩等。

1 研究目的及意义

拉森U型钢板桩，这种以U字形结构为特点的新型支护结构，自20世纪起在建筑行业内备受瞩目。它广泛应用于海堤、挡土、导流及防波等工程中，凭借其环保、防水、高效及经济等多重优势，展现了巨大的实用价值。然而，实际应用时，如何更好地融合理论计算与施工实践，以优化设计方案并降低风险，已成为当前的研究焦点。得益于现代计算机技术的不断进步，CAE工程仿真技术日趋完善。结合工程施工、仿真及监测，我们有望构建一个综合性的工程研究体系，从而有效解决上述问题。

2 拉森钢板桩支护施工

2.1 拉森钢板桩施工工序

根据工程特点，拉森钢板桩施工流程为：钢板桩位置的定位放线→长螺旋钻机引孔→施打钢板桩→基坑开挖并完成支撑体系→开挖至基底标高→地道主体施工→边回填基坑边拆除支撑→拔除钢板桩

2.2 板桩施打

作为决定支护质量和施工安全的重要环节之一，钢板桩的施打过程需要严格控制。在本工程中，我们采用BY-VH350型打桩机以及“屏风式打入法”进行高效精确的板桩施打。该方法首先将10～20根板桩成排地插入导架中，形成类似屏风的构造，接着打桩机反复作业，直至两端板桩均达到预定的深度，最后再顺序将中间的板桩一一打入。在施工前，我们精确地放出支护桩的中线位置，并在板桩的锁口部位涂抹油脂，这样做的目的是为了减少沉桩时的阻力。打桩过程中，对于第1块和第2块板桩，我们每下沉1.0m就进行一次测量，以确保打入的精度，并为后续板桩的施工提供准确的参照。板桩的打入被分为三个阶段：第一阶段从12.0m高度打至6m，第二阶段打至导梁的高度，待导架被拆除后，最后第三阶段将板桩打至设计的标高。在打桩的全过程中，我们不断监测桩身的倾斜度，一旦发现其超过2%且无法通过拉齐法进行纠正时，我们会立即将桩拔出并重新施打。在板桩合龙的阶段，我们可能会遇到两种情况：一是尺寸调整不合适，这时我们通常会选择制作一块楔形或异形的板桩来实现合龙的调整；二是当板桩的尺寸匹配但锁口阻力过大导致无法插到底时，我们会利用倒链滑车进行辅助下拉，并在必要时通过多次复打来克服锁口带来的阻力。

2.3 钢板桩施工

为确保钢板桩的精确施工，我们采用了振动沉桩的方法。钢板桩的施工与电力工程基坑的支护和安全息息相关，因此被视为本工程的关键环节。在施工过程中，我们必须严格遵守以下要求：（1）在钢板桩施工开始前，需要对施工区域内的地下管线和构筑物进行详细的人工勘探，确保钢板桩的施工不会对这些既有设施造成任何影响。（2）每一根钢板桩在打桩前都必须经过严格的检查。如果发现有年久失修、锁扣锈蚀或严重变形等不合格的情况，必须立即进行修复或作退场处理。（3）在钢板桩的插打过程中，我们需要实时监控每一根桩的偏斜度，确保其偏斜度低于2%。如果出现偏斜，我们可以尝试通过拉齐的方式进行调整；如果偏斜过大，无法通过拉齐来矫正，那么就需要拔出重打。在引孔完成后，必须经过监理的签字验收，才能在引孔区域进行钢板桩的施工。（4）为了确保钢板桩的施工过程既顺畅又安全，我们需要严格控制钢板桩的振动频率，确保它的自振频率低于振动锤的锤动频率。同时，为了保证钢板桩与振动锤的重心在同一直线上，我们需要用振动锤的桩夹紧紧夹住钢板桩的上端，并进行人工校核。（5）在振动沉桩的试打过程中，我们至少需要打10根钢板桩。如果在沉桩过程中，钢板桩的下沉速度突然减小，我们必须立即停止施工，将钢板桩拔出0.6～1.0米，然后再次快速下沉。

3 基坑施工钢板桩稳定性分析

3.1 施工部署

基坑支护工程施工整体部署以道路南北走向进行分段施工，以地道主体的埋设深度进行分段，分别为20-30米为一段。钢板桩施工完成后，进行基坑内土方开挖，基坑为一道型钢围檩与型钢支撑（局部两道）。第一道支撑顶高程为标高为5.05m，土方开挖需挖至高程3.85，场地原始标高为5.05m，挖深1.2m，施工型钢围檩及支撑；支撑体系施工完成后，土方逐步挖至基底上300mm，即高程1.25，挖深2.6m，余土采用小型挖机配合人工清底；有第二道支撑的，待第一道支撑体系完成后，土方挖至高程1.35，挖深2.5m，施工第二道型钢围檩及支撑；第二道支撑体系完成后，土方开挖至基底上300mm，即高程-0.55m，挖深1.9m，余土采用小型挖机配合人工清底。

土方开挖采用机械开挖，严禁触碰拉森钢板桩。

3.2结构稳定性

3.2.1抗弯强度计算

钢板桩在施工过程中会受到弯矩的作用，因此需要对其抗弯强度进行计算。根据钢板桩的尺寸、材料性能以及受力状态，可以采用弯矩和抗弯模量的关系来计算钢板桩的抗弯强度。在实际计算中，还需要考虑土压力、地面荷载以及施工过程中的各种不确定因素。

3.2.2 抗剪强度计算

钢板桩在施工过程中还会受到剪力的作用，因此需要对其抗剪强度进行计算。根据钢板桩的尺寸、材料性能以及受力状态，可以采用剪力和平面内剪切模量的关系来计算钢板桩的抗剪强度。在实际计算中，还需要考虑土压力、地面荷载以及施工过程中的各种不确定因素。

3.3基坑结构监测

深基坑中土体卸荷产生侧向土压力，导致土体产生水平位移。相较于其他监测指标，支护结构各部分与土体及外界因素的耦合作用造成了支护结构的变形，产生这种变形的本质是结构内力的变化与调整。围护结构墙顶水平位移是基坑变形监测的重要内容之一。

基坑内围护墙顶的水平变形在不同的施工阶段明显不同。从近到远布置在基坑标准段的中间位置，各监测点的最大水平位移值分别为7.4 mm、6.7 mm、5.2 mm、4.5 mm, 说明基坑周围土体水平位移分布不均衡，围护墙顶位移最大值出现在基坑中部。各个监测点的位移量均远小于控制值30 mm, 表明施作冠梁和钢筋混凝土内支撑对地下连续墙墙顶的水平移动起明显约束作用，在开挖过程中基坑安全可控。

4 结论

拉森钢板桩在建筑工程深基坑支护中具有止水和挡土的双重作用，可实现“一桩两用”的效果。本工程案例通过钢板桩支护方案设计、支护结构施工以及全过程施工监测，有效保障了施工质量和安全，达到了工程预期效果，方案切实可行。

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