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摘要：本文首先研究了小截面组合钢板桩在基坑支护中的可行性应用，然后介绍了钢板桩支护结构的设计，最后提出了钢板桩支护结构的加固补强措施。
关键词：小截面组合钢板桩；基坑支护；应用
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
1工程简介
本文以新建武汉化市某铁路专用线特大桥为例，桥址位于长江冲积I级阶地，地形平坦开阔，桥址范围农田、水塘较多。100#、101#墩均位于北湖闸渠两堤岸上，根据设计地质资料为粉质粘土及邻近承台开挖后情况，极易出现流沙及边坡垮塌现象，且临近河道，本深基坑计划采用高压旋喷桩止水帷幕和钢板桩围堰的方式进行开挖。因基坑开挖达10米深,故基坑支护采用小截面组合钢板拉森Ⅳ型钢板桩。
2小截面组合钢板支护的施工工艺
2.1钢板桩施工工艺流程
钢板桩施工工艺流程图
2.2施工准备
在板桩基地按施工所需要的型号、规格、数量对钢板进行整理，并确保每片钢板桩的两侧锁口平行。当发现钢板有缺陷时及时调整，确保在运输、堆放时不被弯曲。封闭桩顶尖出的凹槽底口，及时矫正锁口变形、锈蚀严重的钢板桩。插打钢板前须对振动锤进行检查，确保线路畅通，功能正常。
2.3钢板桩打入施工工艺：
①履带吊停在基坑大里程侧便道上距离基坑边5m尽量少扰动基坑，便于测量人员观察。②挂上振动锤，升高，理顺油管及电缆，锤下降，开液压口，吊一根桩至打桩锤下，锁口抹上润滑油，起锤，锤下降，使桩至夹口中③开动液压机，夹紧桩，上升锤与桩至打桩地点，对准桩与定位桩的锁口，锤下降，靠锤与桩自重压桩至淤泥以下一定深度不能下降为止。④试开打桩锤30秒后停止振动，利用锤的惯性打桩至坚实土层，开动振动打桩下降，控制打桩锤下降的速度，尽可能的使桩保持竖直，以便锁口能顺利咬合，提高止水能力，板桩至设计高度前40cm时，停止振动，振动因惯性继续转动一定时间，打桩至设计高度。松开液压夹口，锤上升。
3小截面组合钢板桩在基坑支护中应用的可行性
3.1打桩难易程度
组合型钢板桩打桩主要是靠放置在桩体上的振动锤、静压机等设备产生的震动冲击力、重力或顶进力迫使组合型钢板桩进入土体。要验证打桩的可行性，必须首先分析组合型钢板桩进入土体时与土体的摩阻力大小，然后根据摩阻力计算打桩力并确定打桩机械设备。为了验证组合型钢板桩的施工可行性，目前已有专门的机械制造公司生产了针对组合型钢板桩的夹具和静压机。本工程的打桩测试中，采用DZ90振动锤能较好地将18m长的组合型钢板桩压入土中，充分验证了组合型钢板桩施工的可行性。
3.2施工速度
从以下几个方面对组合型钢板桩和桩撑支护的施工过程和工艺进行对比分析。(1)组合型钢板桩的打桩速度一般为1～2min/m，18m长的钢板桩在半小时之内基本可以完成打桩。而钻孔灌注桩则需要冲击成孔、洗孔、钢筋安装、混凝土浇注等程序，施工一根18m长桩约需要1d时间。(2)组合型钢板桩施工准备工作和施工过程相对简单，先施工导槽，钢板桩可在工厂预制成型或是现场进行简单的焊接之后直接在导槽中施工。 (3)组合型钢板桩能通过自身结构达到止水的效果，既可以当作围护结构也可以兼作止水墙。由于桩撑支护方式中结构桩之间有一定的间隙，需要在桩之间施工粉喷桩或搅拌桩形成止水帷幕，从而增加了施工时间。(4)在基坑工程的功能完成后，组合型钢板桩需要拔出来以达到重复使用的目的，但可以与上部结构同时进行，在施工组织安排恰当的情况下，基本上不影响建筑物的施工。综所以说，组合型钢板桩方案要优于桩撑支护方案。
3.3施工复杂程度
桩撑支护作为传统的基坑支护方案，已经积累了大量的施工经验，其本身施工复杂程度一般，施工質量容易得到保证。组合型钢板桩在国内尚没有相关的施工经验，但对钢板桩的施工经验已经比较丰富，且组合型钢板桩本身施工工艺并不复杂，通过相应的培训，施工技术人员应能在较短的时间内掌握该项施工技术并保证施工质量。综合以上因素，组合型钢板桩施工不存在特别的施工难度，目前的施工技术水平可以完成组合型钢板桩的施工。
3.4适用范围
桩撑支护一般采用钻孔灌注桩，几乎适用于所有地层，而组合型钢板桩对基坑地层条件的要求比较苛刻，受地层岩土体性质的影响较大。在桩侧壁与土之间的摩阻力较大时，目前市场上的设备将难以将组合型钢板桩打入土体，同时，钢板桩容许承受的冲击力有限，过大的打桩力也容易造成钢板桩的疲劳破坏，因而使钢板桩的使用受到一定的限制，一般来说，在坚硬土体、卵砾石及岩石地层中均难以成桩。
3.5环境影响
桩撑支护多采用钻孔冲击钻，在成孔过程中的震动、噪音及钻孔泥浆对周边环境影响较大且持续时间较长。特别对于城市基坑工程，基坑施工往往对周边居民造成较大的影响。组合型钢板桩通常采用振动锤或静压的方式成桩，噪音相对较小且施工时间较短，桩打入地下后对地下水、周边地下环境亦不会造成影响。
4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，支护结构的设计常常是变形的问题，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。另一方面，对支护结构的计算特别是变形计算往往由于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，采取一些补救措施。下面介绍钢板桩支护结构的一些补强措施。
4.1增大嵌固刚度，增大被动土压力区的土抗力
悬臂支护结构的主要破坏形式是倾覆，为了增加被动土压力区的土抗力，可在基坑底部采取措施。(1)采取增大基坑四周垫层厚度，增加板带使之具有挡土功能。(2)适当增大基坑底部四周工作面，清槽过程中产生的余土，破碎桩头产生的碎渣在此部位进行堆载，增加被动土压力区的压力，同时也较少了桩体的悬臂高度。
4.2加设拉杆或拉筋，限制水平位移
(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。(3)通过在远端打入钢板桩做支锚固定装置。
4.3加设锚杆
在基坑开挖过程中利用洛阳铲人工打孔或用打孔机打孔，孔内插筋灌浆，形成锚杆，锚杆穿过滑移面。但施工技术要求较高，成本费用过大，同时锚杆深入地域会带来诸多麻烦。如锚杆可能会破坏土层内的管线、电线电缆等，遇有不明坚硬物体，钻孔不能继续进行，锚杆需移位。锚杆也不适用于淤泥和淤泥质土。
4.4加设支撑
加设支撑是另一种比较成功的方式，支撑可随开挖进度分层设置，可采用型钢对撑或钢管对撑。但加设支撑后基坑下部开挖受影响，施工周期拉长。
4.5加设斜撑
加设斜撑的方式较为简便同时对基坑开挖影响较小。斜撑可采用型钢或钢筋混凝土，当开挖至设计要求的斜面即可加设。斜撑基座可按设计要求以后成为基底梁或板的一部分。
4.6桩顶浇筑帽梁
对于深基坑，为减少钢板桩柔性变形，在施工中可把钢板桩桩顶用混凝土浇灌起来，形成帽梁，增大抗弯刚度。此种做法适用于大截面钢板桩，较深基坑支护。帽梁施工时，需要在钢板桩与帽梁接触的部位做好隔离措施，以便钢板桩拔出。
4.7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。此种方式可减少主动土压力，同时桩长一定时，较少悬臂高度，增加入土深度。
5结束语
在软土地基区域，钢板桩在基坑施工中作为简便的支护方式得到广泛应用，浅基坑的小型截面钢板桩组合支护，一方面节约工期，另一方面钢板桩可重复利用，节省材料，同时减少地下垃圾的产生。
参考文献：
［1］谢建民，肖备．施工现场设施安全设计［M］．中国建筑工业出版社，2007
［2］马明，熊跃飞．钢板桩施工组织设计及技术控制［J］．人民长江，2000，31(11)．
关键词：小截面组合钢板桩；基坑支护；应用
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
1工程简介
本文以新建武汉化市某铁路专用线特大桥为例，桥址位于长江冲积I级阶地，地形平坦开阔，桥址范围农田、水塘较多。100#、101#墩均位于北湖闸渠两堤岸上，根据设计地质资料为粉质粘土及邻近承台开挖后情况，极易出现流沙及边坡垮塌现象，且临近河道，本深基坑计划采用高压旋喷桩止水帷幕和钢板桩围堰的方式进行开挖。因基坑开挖达10米深,故基坑支护采用小截面组合钢板拉森Ⅳ型钢板桩。
2小截面组合钢板支护的施工工艺
2.1钢板桩施工工艺流程
钢板桩施工工艺流程图
2.2施工准备
在板桩基地按施工所需要的型号、规格、数量对钢板进行整理，并确保每片钢板桩的两侧锁口平行。当发现钢板有缺陷时及时调整，确保在运输、堆放时不被弯曲。封闭桩顶尖出的凹槽底口，及时矫正锁口变形、锈蚀严重的钢板桩。插打钢板前须对振动锤进行检查，确保线路畅通，功能正常。
2.3钢板桩打入施工工艺：
①履带吊停在基坑大里程侧便道上距离基坑边5m尽量少扰动基坑，便于测量人员观察。②挂上振动锤，升高，理顺油管及电缆，锤下降，开液压口，吊一根桩至打桩锤下，锁口抹上润滑油，起锤，锤下降，使桩至夹口中③开动液压机，夹紧桩，上升锤与桩至打桩地点，对准桩与定位桩的锁口，锤下降，靠锤与桩自重压桩至淤泥以下一定深度不能下降为止。④试开打桩锤30秒后停止振动，利用锤的惯性打桩至坚实土层，开动振动打桩下降，控制打桩锤下降的速度，尽可能的使桩保持竖直，以便锁口能顺利咬合，提高止水能力，板桩至设计高度前40cm时，停止振动，振动因惯性继续转动一定时间，打桩至设计高度。松开液压夹口，锤上升。
3小截面组合钢板桩在基坑支护中应用的可行性
3.1打桩难易程度
组合型钢板桩打桩主要是靠放置在桩体上的振动锤、静压机等设备产生的震动冲击力、重力或顶进力迫使组合型钢板桩进入土体。要验证打桩的可行性，必须首先分析组合型钢板桩进入土体时与土体的摩阻力大小，然后根据摩阻力计算打桩力并确定打桩机械设备。为了验证组合型钢板桩的施工可行性，目前已有专门的机械制造公司生产了针对组合型钢板桩的夹具和静压机。本工程的打桩测试中，采用DZ90振动锤能较好地将18m长的组合型钢板桩压入土中，充分验证了组合型钢板桩施工的可行性。
3.2施工速度
从以下几个方面对组合型钢板桩和桩撑支护的施工过程和工艺进行对比分析。(1)组合型钢板桩的打桩速度一般为1～2min/m，18m长的钢板桩在半小时之内基本可以完成打桩。而钻孔灌注桩则需要冲击成孔、洗孔、钢筋安装、混凝土浇注等程序，施工一根18m长桩约需要1d时间。(2)组合型钢板桩施工准备工作和施工过程相对简单，先施工导槽，钢板桩可在工厂预制成型或是现场进行简单的焊接之后直接在导槽中施工。 (3)组合型钢板桩能通过自身结构达到止水的效果，既可以当作围护结构也可以兼作止水墙。由于桩撑支护方式中结构桩之间有一定的间隙，需要在桩之间施工粉喷桩或搅拌桩形成止水帷幕，从而增加了施工时间。(4)在基坑工程的功能完成后，组合型钢板桩需要拔出来以达到重复使用的目的，但可以与上部结构同时进行，在施工组织安排恰当的情况下，基本上不影响建筑物的施工。综所以说，组合型钢板桩方案要优于桩撑支护方案。
3.3施工复杂程度
桩撑支护作为传统的基坑支护方案，已经积累了大量的施工经验，其本身施工复杂程度一般，施工質量容易得到保证。组合型钢板桩在国内尚没有相关的施工经验，但对钢板桩的施工经验已经比较丰富，且组合型钢板桩本身施工工艺并不复杂，通过相应的培训，施工技术人员应能在较短的时间内掌握该项施工技术并保证施工质量。综合以上因素，组合型钢板桩施工不存在特别的施工难度，目前的施工技术水平可以完成组合型钢板桩的施工。
3.4适用范围
桩撑支护一般采用钻孔灌注桩，几乎适用于所有地层，而组合型钢板桩对基坑地层条件的要求比较苛刻，受地层岩土体性质的影响较大。在桩侧壁与土之间的摩阻力较大时，目前市场上的设备将难以将组合型钢板桩打入土体，同时，钢板桩容许承受的冲击力有限，过大的打桩力也容易造成钢板桩的疲劳破坏，因而使钢板桩的使用受到一定的限制，一般来说，在坚硬土体、卵砾石及岩石地层中均难以成桩。
3.5环境影响
桩撑支护多采用钻孔冲击钻，在成孔过程中的震动、噪音及钻孔泥浆对周边环境影响较大且持续时间较长。特别对于城市基坑工程，基坑施工往往对周边居民造成较大的影响。组合型钢板桩通常采用振动锤或静压的方式成桩，噪音相对较小且施工时间较短，桩打入地下后对地下水、周边地下环境亦不会造成影响。
4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，支护结构的设计常常是变形的问题，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。另一方面，对支护结构的计算特别是变形计算往往由于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，采取一些补救措施。下面介绍钢板桩支护结构的一些补强措施。
4.1增大嵌固刚度，增大被动土压力区的土抗力
悬臂支护结构的主要破坏形式是倾覆，为了增加被动土压力区的土抗力，可在基坑底部采取措施。(1)采取增大基坑四周垫层厚度，增加板带使之具有挡土功能。(2)适当增大基坑底部四周工作面，清槽过程中产生的余土，破碎桩头产生的碎渣在此部位进行堆载，增加被动土压力区的压力，同时也较少了桩体的悬臂高度。
4.2加设拉杆或拉筋，限制水平位移
(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。(3)通过在远端打入钢板桩做支锚固定装置。
4.3加设锚杆
在基坑开挖过程中利用洛阳铲人工打孔或用打孔机打孔，孔内插筋灌浆，形成锚杆，锚杆穿过滑移面。但施工技术要求较高，成本费用过大，同时锚杆深入地域会带来诸多麻烦。如锚杆可能会破坏土层内的管线、电线电缆等，遇有不明坚硬物体，钻孔不能继续进行，锚杆需移位。锚杆也不适用于淤泥和淤泥质土。
4.4加设支撑
加设支撑是另一种比较成功的方式，支撑可随开挖进度分层设置，可采用型钢对撑或钢管对撑。但加设支撑后基坑下部开挖受影响，施工周期拉长。
4.5加设斜撑
加设斜撑的方式较为简便同时对基坑开挖影响较小。斜撑可采用型钢或钢筋混凝土，当开挖至设计要求的斜面即可加设。斜撑基座可按设计要求以后成为基底梁或板的一部分。
4.6桩顶浇筑帽梁
对于深基坑，为减少钢板桩柔性变形，在施工中可把钢板桩桩顶用混凝土浇灌起来，形成帽梁，增大抗弯刚度。此种做法适用于大截面钢板桩，较深基坑支护。帽梁施工时，需要在钢板桩与帽梁接触的部位做好隔离措施，以便钢板桩拔出。
4.7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。此种方式可减少主动土压力，同时桩长一定时，较少悬臂高度，增加入土深度。
5结束语
在软土地基区域，钢板桩在基坑施工中作为简便的支护方式得到广泛应用，浅基坑的小型截面钢板桩组合支护，一方面节约工期，另一方面钢板桩可重复利用，节省材料，同时减少地下垃圾的产生。
参考文献：
［1］谢建民，肖备．施工现场设施安全设计［M］．中国建筑工业出版社，2007
［2］马明，熊跃飞．钢板桩施工组织设计及技术控制［J］．人民长江，2000，31(11)．