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摘要：近年来随着经济建设和城市建设的快速发展，拉森钢板桩作为围护结构在民用、市政、桥梁、工业建筑的基础工程中得到了广泛应用。本文结合工程实例，对钢板桩在深基坑支护中的应用谈一些体会。
关键词：钢板桩，深基坑，支护，应用
Abstract: in recent years, with economic development and urban construction of rapid development, larson steel sheet pile as palisade structure in the civil, municipal, Bridges, industrial building foundation engineering have been widely applied. Combining with the practical engineering, the steel sheet pile in deep foundation pit support some experiences about the application.
Keywords: steel sheet pile, deep foundation pit, supporting, applications
中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：
拉森钢板桩是一种特制的型钢板桩，用打桩机及振动锤将钢板桩压入地下构成一道连续的板墙，作为深基坑开挖的临时挡土、挡水围护结构。钢板桩结构具有质量轻、强度高、锁口紧密、水密性好、施工方便、施工速度快等优点。近年来随着经济建设和城市建设的快速发展，拉森钢板桩作为围护结构在民用、市政、桥梁、工业建筑的基础工程中得到了广泛应用。本文结合工程实例，对钢板桩在深基坑支护中的应用谈一些体会。
一、工程概述
某大厦地下一层，地上十九层，总高度71.13m，为框架剪力墙体系。地下室底板底面为-6.11m，该工程场地地貌系滨海泻湖相海积平原，地面下23m范围内土层为第四纪全新统古泻湖相淤积形成的高压缩性软土，以下为一层海陆交互相沉积而成的粉质粘土，粉土和粉砂层。地下水面埋深1m。基础土方开挖后，基坑实际深度为5m，通过综合比较，基坑采用拉森型鋼板桩作为支护结构。本工程选用8m长的ⅢK～1型钢板桩，Ⅰ1216a工字钢斜撑(每米一根)，[32a型槽钢围檩。
二、钢板支护桩的组成结构及其形式
1、钢板桩支护简介
钢板桩支护是一种施工简单、投资经济的支护方法。它由钢板桩、锚拉杆(或内支撑锚碇结构、腰梁等)组成。由于钢板桩本身柔性较大，如支撑或锚拉系统设置不当，其变形会很大。但如果基坑深度过高(如超过7m)，则基坑不宜采用钢板桩支护，除非设置多层支撑或锚拉杆。从实质上讲，钢板桩属悬臂式围护结构中的板桩式结构，该结构有重量轻、强度高，锁口紧密、施工方便、施工速度快等优。虽然用钢量大，似钢板桩可以重复利用，这样相对造价又较低、开挖深度不大(软土地区小于4m)，地下水位不高的深基坑的支护中，钢板桩的使还是较为普遍的。
2、钢板桩的种类
钢板桩主要有国产和进口这两大类。国产钢板桩主要有鞍Ⅳ和包Ⅳ型的拉森式(u型)两种类型。国产的钢板桩的使用条件比较苛刻，较多的应用于不太深的基坑支护。，进口钢板桩由于其质量及造价两方面具有较大优势，故在实际的建筑工程施工中运用得比较多，日本及美国是生产钢板桩较多的国家。日本有拉森式z型、直腹板式、H型、组合式等多种类型。美国主要有z型、拉森式、直腹式等种类。另外还生产一些非标准形式的钢板桩，以满足不同工程的需要。在工程计算之前按地质水文等情况根据相关工程手册及工程经验进行钢板桩型式的初步选择。
3、钢板桩支护在建筑工程实践中的使用特点
在实践施工过程中，钢板桩的具体选用根据本基坑工程的特点，经过经济、技术及工期等综合比较，最后进行优化，从工程造价的整体考虑来得出最优化的配选。在大型建筑施工现场，钢板桩的使用必须要进行诸多方面的考虑。
（1）钢板桩支护必须遵循相应的力学原理。钢板桩作为基坑支护结构的一种，它具有强度高，适应性强，结合紧密、不漏水性好，施工简便，速度快，对临时工程可以多次重复使用等特点。而这些优良性能的前提是其必须满足其内力的设计要求。钢板桩支护的内力分析主要是计算钢板桩反弯节点处的应力，相应的计算要结合实际施工过程中钢板桩的最小入土深度，并将其简化为等直梁来进行简要的设计校核计算，但必须强调的一点是，由于土质条件的不确定性和多变性，计算过程中所取的入土深度必须保留一定的裕度，必须乘上一个裕度因子，这个系数一般选取1．1～1．2为最佳。
（2）支护系统本身必须满足相应的力学原理。支撑系统内力计算主要是分析围檩和杆件(或拉锚)的内力，围檩为受均布荷载作用的连续梁，采用工程力学和结构力学的相关计算设计准则进行相应的设计计算和校核。
（3）钢板桩支护系统的稳定性必须有保障。在工程实践中，钢板桩支护体系的稳定性验算是基坑工程设计计算的重要环节，更是整个施工过程安全高效进行的前提条件和最核心的要求。主要包括两个方面的稳定性校核检验：系统整体稳定性校核和局部抗颠覆稳定性校核。系统整体稳定性校核一般采用土层的圆弧滑动面计算，它不同于边坡的滑移面计算，由于受支撑或锚杆的影响，圆心位于坑壁面上方，靠内侧附近。考虑支撑作用时，当考虑支撑作用时，整体的稳定性检验可以采用简便的校核手段，因为支撑作用的设计计算已经涵盖了整体的稳定性要求。局部抗颠覆稳定性校核是用于验算最下道支撑以下的主动、被动土压力绕支撑点的转动力矩是否平衡，是否存在安全隐患的主要手段和途径。
三、拉森钢板桩施工技术要点
1、拉森钢板桩施工流程：
根据施工图及高程放设沉桩定位线→根据定位线控设沉桩导向槽→整修平整施工机械→行走道路→打桩→上支撑→挖土→混凝土施工→填土→拔除钢板桩。
2、钢板桩打桩
（1）钢板桩施工要正确选择“屏风式”打桩方法、打桩机械和流水段划分，以便使打设后的板桩墙有足够的刚度和良好的防水作用，且板桩墙面平直，以满足基础施工的要求，对封闭式板桩墙还要求封闭合龙。
（2）此法是从一角开始逐块插打，每块钢板桩自起打到结束中途不停顿。因此，桩机行走路线短，施工简便，打设速度快。但是，由于单块打入，易向一边倾斜，累计误差不易纠正，墙面平直度难以控制。
（3）先由测量人员定出钢板桩围堰的轴线，可每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，然后挂绳线作为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线，在轴向法向要求高的情况下，采用导向架。
（4）单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大。在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过2％，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。偏差矫正：钢板桩打入时如出现倾斜和锁口结合部有空隙，到最后封闭合龙时有偏差，一般用异形桩（上宽下窄或宽度大于或宽度小于标准宽度的板桩）来纠正。
3、钢板桩的拔除
（1）基坑回填后拔除钢板桩，拔桩前应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间，否则，由于拔桩的振动影响以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移，给已施工的地下结构带来危害，并影响邻近原有建筑物、构筑物或地下管线的安全。
（2）先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min～2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢地往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拔，如此反复可将桩拔出来。
（3）拔桩时的注意事项。第一，拔桩起点和顺序：对封闭式钢板桩墙，拔桩起点应离开角桩5根以上。可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。第二，振打与振拔：拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的黏附性，然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100mm～300mm，再与振动锤交替振打、振拔。第三，对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，连续振动不超过1.5h。
4、基坑支护监测
（1）基坑支护检测仪器。利用施工单位现有的水准仪和经纬仪进行钢板桩外地表沉降和钢板桩顶点水平位移测量。水准仪用于测量地面和开挖过程控制标高以及施工中的沉降，经纬仪用于测量在钢板桩顶不同位置的施工控制点的水平位移，主要是柱基础水平位移和沉降观测。用监测数据反馈来调整处理施工中的突发情况。
（2）监测的布置和监测频率。在进行基础施工中，只对支护系统进行监测。经研究距离钢板桩顶部每5m设置1个控制点，在基坑开挖前利用仪器测出控制点的坐标作为初始坐标值。监测点布设完成后对原始值进行2次测量，以减小误差。基坑监测的频率随土方开挖进度和基坑变化情况作调整。基坑开挖过程中开挖频率不少于2次/d，开挖完成后开挖频率不少于1次/d。若观测的钢板桩顶部位移出现突变，观测次数要适当增加。当观测的位移趋于稳定时，观测间隔可延长。
（3）当基坑附近有建筑物和地下管线时，必须对支护结构进行变形估算，以确保建筑物及管线的安全，基坑周围土体的变形应根据土质、支护情况及当地经验采用合适的估算方法来进行钢板桩变形的估计预测，通过钢板桩的应变估测可以有效的防止因钢板桩的失稳而导致的较严重的工程塌方事故，同时也可以检测周期和钢板桩使用寿命的预测。
四、结束语
在建筑工程施工中，基坑向着深、大、周围环境复杂的方向发展，使得深基坑开挖与支护的难度愈来愈大。钢板支护桩应用于建筑工程施工有其不可取代的位置和内在价值，其将逐渐得以推广运用。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：钢板桩，深基坑，支护，应用
Abstract: in recent years, with economic development and urban construction of rapid development, larson steel sheet pile as palisade structure in the civil, municipal, Bridges, industrial building foundation engineering have been widely applied. Combining with the practical engineering, the steel sheet pile in deep foundation pit support some experiences about the application.
Keywords: steel sheet pile, deep foundation pit, supporting, applications
中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：
拉森钢板桩是一种特制的型钢板桩，用打桩机及振动锤将钢板桩压入地下构成一道连续的板墙，作为深基坑开挖的临时挡土、挡水围护结构。钢板桩结构具有质量轻、强度高、锁口紧密、水密性好、施工方便、施工速度快等优点。近年来随着经济建设和城市建设的快速发展，拉森钢板桩作为围护结构在民用、市政、桥梁、工业建筑的基础工程中得到了广泛应用。本文结合工程实例，对钢板桩在深基坑支护中的应用谈一些体会。
一、工程概述
某大厦地下一层，地上十九层，总高度71.13m，为框架剪力墙体系。地下室底板底面为-6.11m，该工程场地地貌系滨海泻湖相海积平原，地面下23m范围内土层为第四纪全新统古泻湖相淤积形成的高压缩性软土，以下为一层海陆交互相沉积而成的粉质粘土，粉土和粉砂层。地下水面埋深1m。基础土方开挖后，基坑实际深度为5m，通过综合比较，基坑采用拉森型鋼板桩作为支护结构。本工程选用8m长的ⅢK～1型钢板桩，Ⅰ1216a工字钢斜撑(每米一根)，[32a型槽钢围檩。
二、钢板支护桩的组成结构及其形式
1、钢板桩支护简介
钢板桩支护是一种施工简单、投资经济的支护方法。它由钢板桩、锚拉杆(或内支撑锚碇结构、腰梁等)组成。由于钢板桩本身柔性较大，如支撑或锚拉系统设置不当，其变形会很大。但如果基坑深度过高(如超过7m)，则基坑不宜采用钢板桩支护，除非设置多层支撑或锚拉杆。从实质上讲，钢板桩属悬臂式围护结构中的板桩式结构，该结构有重量轻、强度高，锁口紧密、施工方便、施工速度快等优。虽然用钢量大，似钢板桩可以重复利用，这样相对造价又较低、开挖深度不大(软土地区小于4m)，地下水位不高的深基坑的支护中，钢板桩的使还是较为普遍的。
2、钢板桩的种类
钢板桩主要有国产和进口这两大类。国产钢板桩主要有鞍Ⅳ和包Ⅳ型的拉森式(u型)两种类型。国产的钢板桩的使用条件比较苛刻，较多的应用于不太深的基坑支护。，进口钢板桩由于其质量及造价两方面具有较大优势，故在实际的建筑工程施工中运用得比较多，日本及美国是生产钢板桩较多的国家。日本有拉森式z型、直腹板式、H型、组合式等多种类型。美国主要有z型、拉森式、直腹式等种类。另外还生产一些非标准形式的钢板桩，以满足不同工程的需要。在工程计算之前按地质水文等情况根据相关工程手册及工程经验进行钢板桩型式的初步选择。
3、钢板桩支护在建筑工程实践中的使用特点
在实践施工过程中，钢板桩的具体选用根据本基坑工程的特点，经过经济、技术及工期等综合比较，最后进行优化，从工程造价的整体考虑来得出最优化的配选。在大型建筑施工现场，钢板桩的使用必须要进行诸多方面的考虑。
（1）钢板桩支护必须遵循相应的力学原理。钢板桩作为基坑支护结构的一种，它具有强度高，适应性强，结合紧密、不漏水性好，施工简便，速度快，对临时工程可以多次重复使用等特点。而这些优良性能的前提是其必须满足其内力的设计要求。钢板桩支护的内力分析主要是计算钢板桩反弯节点处的应力，相应的计算要结合实际施工过程中钢板桩的最小入土深度，并将其简化为等直梁来进行简要的设计校核计算，但必须强调的一点是，由于土质条件的不确定性和多变性，计算过程中所取的入土深度必须保留一定的裕度，必须乘上一个裕度因子，这个系数一般选取1．1～1．2为最佳。
（2）支护系统本身必须满足相应的力学原理。支撑系统内力计算主要是分析围檩和杆件(或拉锚)的内力，围檩为受均布荷载作用的连续梁，采用工程力学和结构力学的相关计算设计准则进行相应的设计计算和校核。
（3）钢板桩支护系统的稳定性必须有保障。在工程实践中，钢板桩支护体系的稳定性验算是基坑工程设计计算的重要环节，更是整个施工过程安全高效进行的前提条件和最核心的要求。主要包括两个方面的稳定性校核检验：系统整体稳定性校核和局部抗颠覆稳定性校核。系统整体稳定性校核一般采用土层的圆弧滑动面计算，它不同于边坡的滑移面计算，由于受支撑或锚杆的影响，圆心位于坑壁面上方，靠内侧附近。考虑支撑作用时，当考虑支撑作用时，整体的稳定性检验可以采用简便的校核手段，因为支撑作用的设计计算已经涵盖了整体的稳定性要求。局部抗颠覆稳定性校核是用于验算最下道支撑以下的主动、被动土压力绕支撑点的转动力矩是否平衡，是否存在安全隐患的主要手段和途径。
三、拉森钢板桩施工技术要点
1、拉森钢板桩施工流程：
根据施工图及高程放设沉桩定位线→根据定位线控设沉桩导向槽→整修平整施工机械→行走道路→打桩→上支撑→挖土→混凝土施工→填土→拔除钢板桩。
2、钢板桩打桩
（1）钢板桩施工要正确选择“屏风式”打桩方法、打桩机械和流水段划分，以便使打设后的板桩墙有足够的刚度和良好的防水作用，且板桩墙面平直，以满足基础施工的要求，对封闭式板桩墙还要求封闭合龙。
（2）此法是从一角开始逐块插打，每块钢板桩自起打到结束中途不停顿。因此，桩机行走路线短，施工简便，打设速度快。但是，由于单块打入，易向一边倾斜，累计误差不易纠正，墙面平直度难以控制。
（3）先由测量人员定出钢板桩围堰的轴线，可每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，然后挂绳线作为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线，在轴向法向要求高的情况下，采用导向架。
（4）单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大。在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过2％，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。偏差矫正：钢板桩打入时如出现倾斜和锁口结合部有空隙，到最后封闭合龙时有偏差，一般用异形桩（上宽下窄或宽度大于或宽度小于标准宽度的板桩）来纠正。
3、钢板桩的拔除
（1）基坑回填后拔除钢板桩，拔桩前应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间，否则，由于拔桩的振动影响以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移，给已施工的地下结构带来危害，并影响邻近原有建筑物、构筑物或地下管线的安全。
（2）先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min～2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢地往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拔，如此反复可将桩拔出来。
（3）拔桩时的注意事项。第一，拔桩起点和顺序：对封闭式钢板桩墙，拔桩起点应离开角桩5根以上。可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。第二，振打与振拔：拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的黏附性，然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100mm～300mm，再与振动锤交替振打、振拔。第三，对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，连续振动不超过1.5h。
4、基坑支护监测
（1）基坑支护检测仪器。利用施工单位现有的水准仪和经纬仪进行钢板桩外地表沉降和钢板桩顶点水平位移测量。水准仪用于测量地面和开挖过程控制标高以及施工中的沉降，经纬仪用于测量在钢板桩顶不同位置的施工控制点的水平位移，主要是柱基础水平位移和沉降观测。用监测数据反馈来调整处理施工中的突发情况。
（2）监测的布置和监测频率。在进行基础施工中，只对支护系统进行监测。经研究距离钢板桩顶部每5m设置1个控制点，在基坑开挖前利用仪器测出控制点的坐标作为初始坐标值。监测点布设完成后对原始值进行2次测量，以减小误差。基坑监测的频率随土方开挖进度和基坑变化情况作调整。基坑开挖过程中开挖频率不少于2次/d，开挖完成后开挖频率不少于1次/d。若观测的钢板桩顶部位移出现突变，观测次数要适当增加。当观测的位移趋于稳定时，观测间隔可延长。
（3）当基坑附近有建筑物和地下管线时，必须对支护结构进行变形估算，以确保建筑物及管线的安全，基坑周围土体的变形应根据土质、支护情况及当地经验采用合适的估算方法来进行钢板桩变形的估计预测，通过钢板桩的应变估测可以有效的防止因钢板桩的失稳而导致的较严重的工程塌方事故，同时也可以检测周期和钢板桩使用寿命的预测。
四、结束语
在建筑工程施工中，基坑向着深、大、周围环境复杂的方向发展，使得深基坑开挖与支护的难度愈来愈大。钢板支护桩应用于建筑工程施工有其不可取代的位置和内在价值，其将逐渐得以推广运用。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。