浅谈钢板桩在电力线路基础中的应用

贾建春，赵寅生

（山西省电力公司送变电工程公司，山西 太原 030006）

1 前言

钢板桩近年在我国各地的应用越来越多，需求量也越来越大，它具有高强、轻质、隔水性好、使用寿命长、安全性高、对空间要求低、环保效果显著等优点，加之施工简单、工期短、建设费用低，因此钢板桩的用途相当广泛。

2 工程概况

山西省冶峪－小店I回220 kV线路工程位于太原市城郊繁华地带，新晋祠公路东侧。晋祠公路是该市的主干道路，人流和车流量大，周围厂矿林立。本工程工期紧，施工难度大。本工程原设计钢管塔基础为灌注桩，但由于在带电线路下方无法进行大型机械施工，经专家论证改为大开挖基础。基础底板6.6 m×6.6 m，埋深5.7 m。

3 本工程沿线岩土工程条件

地质条件较差，地下水位较高，根据地质勘察报告，线路沿线地层主要为第四系全新统人工填土层（Q4ml）及冲洪积地层（Q4ml＋PL）。具体为：

（1）层杂填土层（Q4ml）：黄褐色或灰黑色、松散、稍湿，上部较硬，下部较软，由建筑垃圾及生活垃圾组成，上部含少量黏性土，下部黏性土含量较高。一般层厚约0.8～3.1 m，为第四系全新统人工填土层，承载力标准值fk＝80 kPa。

（2）层粉质黏土（Q4ml＋PL）：灰黄－褐黄色、软塑－可塑、湿，一般层厚约5.7～7.9 m，层中夹有薄层粉细沙透镜体，灰黄－褐黄色，松散、饱和。厚度为0.6～3.3 m。为第四系全新统冲洪积地层，承载力标准值fk＝130 kPa。

（3）线路沿线地下水位埋深较浅，一般埋深为2.0～3.6 m，年幅为1.5 m。

（4）根据设计部门提供的资料和施工现场核实，本工程G1～G4基础西侧5 m为新晋祠路，标高＋4.5 m。G3南侧3 m为坟地，标高为＋1 m。存在软土处理复杂、施工场地狭窄等问题。

4 施工方案的选择

本工程基槽开挖深度约6.2 m，宽度为7.6 m×7.6 m。根据工程地质勘察资料，开挖范围内主要为人工填土和饱和粉质黏土，由于开挖深度较大，加上周围建筑物多且密集，紧邻新晋祠路，坟墓地下构筑复杂等状况，不能采用放坡形式开挖，只能采用基坑支护，若处理不当则无法保证基坑两侧的稳定，可能引起坟墓整体滑坡、新晋祠路面塌陷等严重后果，因此必须采取可靠而有效的基坑支护处理。

通过对多种基坑支护方案的具体分析和比较，特别是考虑造价、工期、施工难度和安全性等因素，认为采用钢板桩支护具有操作简单、对周围影响小、安全性好、效率高、节约投资等的明显优点，参与施工各方一致同意采用钢板桩加内支撑的支护方案，打设钢板桩后在桩顶及以下共设置两道型钢支撑，以保证钢板桩不受到倾覆破坏。

5 钢板桩施工工艺

5.1 钢板桩的检验与堆放

5.1.1 钢板桩的检验

由于本工程钢板桩主要用于基坑的临时支护，选用9 m钢板桩，故不需进行材质检验而只对其做外观检验，以便对不符合形状要求的钢板桩进行矫正和筛选，以减少打桩过程中的麻烦。外观检验包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、平直度和锁口形状等内容，即：①清除锁口内杂物，对缺陷部位进行修理；②为确保每片钢板桩两侧的锁口平行，应进行宽度检查，使每片钢板桩的宽度都在同一宽度规格内，超出允许偏差的钢板桩应尽量不予采用；③对于桩身残缺、脏污、铁锈、卷曲等都要进行全面检查，并采取相应措施，以确保正常使用；④锁口润滑及防渗措施：对于检查合格的钢板桩，为保证其在施工过程中顺利插拔和提高使用时的防渗性能，每片钢板桩锁口都须均匀涂以混合油。

5.1.2 钢板桩的堆放

钢板桩的堆放地点要选择在不会因重压而发生较大沉陷变形的平坦坚固的场地上，并便于运往打桩施工现场。堆放时应注意：①堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应便于后续施工；②按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；③应分层堆放，每层堆放数量一般不超5根，各层间每隔3～4 m垫以枕木，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放总高度不宜超过2 m。

5.2 钢板桩施工顺序

按施工图确定基线—探明地下障碍物—确定桩位—平整施工机械行走道路—将桩吊起放至桩位上并固定好—桩垂直度校正—将桩打入1.5～2 m，再次校正后打至设计标高—焊接支撑—挖土—焊接支撑2—基础施工—回填土—拔除钢板桩。

5.3 钢板桩的打入

钢板桩施工关系到施工止水和安全，是本工程施工最关键的工序之一。钢板桩施工要正确选择打桩方法和打桩机械，以便使打入后的板桩墙有足够的刚度和良好的挡土作用，且板桩墙面平直，以满足基础施工的要求。

5.3.1 打桩机械和使用材料

根据工程场地特点，结合钢板桩的特性和施工方法进行考虑，采用长9 m、宽0.4 m、厚度0.1 m工字钢。打拔桩机为挖掘机（KAT01250）加振动锤改装而成，振动锤为日本产 NPK－HP－7SXB型，激振力200 kN。

5.3.2 钢板桩施工

（1）为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直性，控制桩的打入精度，防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，采用经纬仪和水平仪控制，根据线路方向和基础开挖范围用工程线及白灰定出开挖基准线。

（2）钢板桩打入前应沿开挖基准线方向挖一条宽0.5 m、深1.0 m的沟，以探明地下障碍物及管线位置，并缓冲钢板桩锤击时对地下管线的振动。

（3）由于本工程钢板桩长度在10 m以内，且精度要求不太高，故可采用单独打入法，即从一边开始逐块插打，每块钢板施打过程中不得停顿。桩机行走路线短，施工简便，打入速度快，但由于单块打入，易向一边倾斜，累计误差不易纠正，墙面平直度较难控制。主要控制措施如下：①根据测量人员定出的开挖基准线，在基坑外侧设置导向桩，然后挂绳线作为钢板桩的轴线的导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线；②吊起钢板桩，人工扶正就位，在打入过程中随时测量监控，控制每块桩倾斜度＜2%，需在纵横方向各设置1台经纬仪进行监控，一旦发现偏差则进行纠正处理，若偏斜过大而无法拉直调正时应拔起重打；③单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差过大。

5.3.3 钢板桩质量要求

钢板桩质量要求：①桩的垂直度控制在1%以内；②桩底高程误差控制在10 cm左右；③沉桩要连续，不允许出现不连锁现象；④桩的平面位移控制在15 cm以内。

6 钢板桩的内支撑

根据现场情况，打完桩后在内侧距离桩顶1 m处设置一道15 cm宽的槽钢作为横向水平钢支撑，基坑开挖后，挖至预定深度6 m时，设置第2道横向水平钢支撑。钢支撑与钢板桩之间连接处使用钢板加角钢焊接固定，然后再进行分段开挖至坑深。

7 挖土施工

挖土施工：①土方开挖应分段分区连续施工，并对称开挖；②施工通道应铺钢板以扩散压力，减小侧压力；③基坑周边2 m范围内严禁堆载；④地面及坑内设排水措施，基坑内两侧设排水明沟集中排水，保持基坑内无水，便于挖土；⑤开挖过程中注意支护体系的变形观察；⑥基坑内作业时，有专职安全员负责安全检查。

8 钢板桩的拔除

完成基础施工和基坑回填后，才可拔出钢板桩，事先仔细研究拔桩方案、顺序和时间，否则会因拔桩的振动影响以及拔桩带土过多而引起地面沉降和位移，给已施工的地下结构带来危害，并影响临近原有建（构）筑物或地下管线的安全。

拔桩方法：本工程可采用振动锤拔桩（采用挖掘机（KAT01250）加振动锤改装而成，振动锤为日本产NPK－HP－7SXB型，激振力200 kN）。利用振动锤产生的强迫振动，扰动土质，破坏钢板桩周围土的黏聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将其拔除。

拔桩时需注意以下事项：①拔桩起点和顺序：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。②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，然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振100～300 mm，再与振动锤交替振打、振拔。③起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷，起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限。④供振动锤使用的电源为振动锤本身额定功率的1.2～2.0倍。

如钢板桩拔不出，可采用以下措施：①用振动锤再复打一次，以克服与土的黏着力及咬口间的铁锈等产生的阻力。②按与板桩打设顺序相反的次序拔桩。③板桩承受土压一侧的土较密实，在其附近并列打入另一根板桩，可使原来的板桩顺利拔出。④在板桩两侧开槽，放入膨润土浆液，拔桩时可减少阻力。

9 钢板桩土孔处理

拔出的钢板桩应进行回收和调直，对拔桩后留下的桩孔，必须及时回填处理。回填的方法采用填入法，填入法所用材料为石屑或中粗砂。

10 变形观测

10.1 钢板桩的变形观测

设置专职人员在土方开挖期间和开挖后对钢板桩进行检查和观测，主要是巡查和使用水准仪、经纬仪观测沉降和水平位移，并做好观测资料记录。

10.2 基坑周围建筑物的监测

本工程对基坑周边20 m范围内的建（构）筑物进行监测，包括房屋、道路等加强监测力度。对主要的和存在危险的建（构）筑物，每天进行沉降观测并做好资料记录；施工前了解清楚周边建（构）筑物的沉降和变形情况，如有必要可对个别房屋进行鉴定，以免在施工期间造成不必要的纠纷和损失。

11 安全措施

（1）在施工现场堆放石块，当钢板桩出现位移或基底隆起现象时作应急回填之用，以确保施工安全。

（2）当变形观测出现异常现象时，应立即停止施工并通知有关单位处理，经采取措施排除隐患后才可复工。

12 结束语

在城市电网改造工程中，常会遇到施工场地狭窄、建筑物距离近及地下管线多等困难，往往难以解决。本工程使用钢板桩，在合同期限内顺利完成了工程任务，得到了各方的广泛好评，该实践经验表明，对深基础开挖采用内支撑钢板桩支护，可保证基坑两侧的稳定，避免引起整体滑坡、基底隆起等严重后果，有效消除安全隐患，是一种行之有效而安全可靠的方法。这种施工设备还有占用场地少、可多次重复使用、节约投资和机械化程度高等优点，值得在电网建设领域大力推广应用。

［1］王君堂，郜满珍.钢板桩围堰的设计与施工［J］.山西建筑，2007（04）.

［2］王军，郭小军等.基础土方开挖钢板桩支护施工方法［J］.中国西部科技，2009（30）.

［3］蔡乾.钢板桩在基坑支护工程中应用的施工技术［J］.科技资讯，2009（16）.

［4］肖祥明，李仁民等.钢板桩在某大冲基坑支护结构设计中的应用［J］.山西建筑，2010（4）.