钢板桩支护施工技术在建筑基坑工程中的应用研究

许小兰

（福建省中寅建设工程有限公司，福建 厦门 361000）

0 引言

在建筑工程中，由于受地质条件、水文等因素的影响，对建筑基坑围护要求较高。而钢板桩支护因其具有强度高、防水性能好、经济效益良好等优势，在施工过程中又具有施工方便、安全性高、施工精度高等特点得到了较为广泛的运用。文章所述厦门市水上运动中心二期工程即采用钢板桩支护技术，对基坑变形控制良好，提高了基坑边坡支护的稳定性，保障了整个工程项目的施工质量。

1 工程概况

本工程为厦门市水上运动中心二期工程陆上工程部分，工程由主看台、终点塔楼和室外配套工程组成。工程总用地面积为25925m2，占地面积为2155.663m2，建筑高度为14.7m。基坑采用钻孔灌注桩。本工程中，建筑主体结构为框架结构，屋顶结构为钢结构。本建筑抗震设防类别为丙类，建筑结构安全等级为二级，抗震设防烈度为7度，框架结构抗震等级为二级。

根据岩土勘察结果显示，本项目地下水位较高，土质差，渗透系数大于10-4，属于淤泥质软土，具有较强的蠕变性，水位埋深为1.2m～1.9m，施工现场标高为-5.6m，基坑标高为-14.8m，集水井挖深为-15.8m。由于本工程深基坑水位高、含水量大，且地质条件较为复杂，不可避免地出现基坑壁渗水现象。

为防止基坑开挖过程中出现坍塌事故，结合本工程基坑深度、平面形式、水位情况、安全施工要求等，综合考虑基坑支护方案可行性，确定采用钢板桩支护方案。为避免基坑带水作业，确保渗水及时排出施工现场，根据施工设计要求，在深基坑四角位置设置集水坑，并采用MU10红机砖、M5水泥砂浆进行砌筑，内抹1:2水泥砂浆，坑上口长宽规格均为400mm。为确保集水井排水效率，在基坑四周设置排水沟，与集水井相连，集水井内设有污水泵，以便于及时排除渗水。钢板桩采用40b工字钢制作，现场布置方式为“一顺一丁”形式。通过综合降水与钢板支护桩的有效结合，有效降低了基坑渗漏问题，实现了基坑安全施工。

2 钢板桩施工工艺

根据高程控制，钢板桩施工工艺流程为：测设沉桩定位轴线—表面土层清理—设置沉桩导向槽—导向梁安装—钢板桩施工—土方开挖—结构施工—土方回填—钢板桩拔除施工。

2.1 钢板桩质量控制

为了确保钢板桩施工质量，避免因钢板桩质量缺陷影响基坑支护效果，在施工前应对钢板桩加工质量进行检验和控制。钢板桩检验标准及方法如表1所示。

表1 钢板桩检验标准及方法

2.2 测设沉桩定位轴线

在施工前，应根据钢板桩高程控制、施工设计图纸测设沉桩定位轴线，并放置沉桩导向槽，安装钢板桩导向梁并清除基坑周边障碍物。

2.3 表面土层清理

为了尽可能降低钢板桩施工工程量，减少基坑施工深度，在钢板桩施工前，先将施工现场表面土层清理约1.35m，钢板桩设置在基础施工外围约1.5m处，并在钢板桩周边约3.5m处明挖土层卸载，基坑开挖深度相应减少，且满足钢板桩施工技术要求。在土层开挖过程中，应注意底部的土层应整平，并设置相应的排水沟，与排水井相连，确保地下渗水及时收集、排出。

2.4 根据定位轴线放置沉桩导向槽

根据钢板桩专项施工方案，钢板桩设置在钻孔管桩外围约1.5m处，钢板桩采用40b工字钢制作而成，且采用“一顺一丁”布置方式（如图1、图2所示），其直线布置和转角处布置应符合施工设计要求。

图1 钢板桩直线布置示意图

图2 钢板桩转角布置示意图

2.5 导向梁安装

为确保钢板桩轴线位置正确，实现钢板桩垂直度的有效控制，应在钢板桩施工时设置足够刚度的导向架，提高钢板桩抗屈曲变形能力和贯入能力，在导向梁安装时，首先应使用全站仪测量、控制导向梁的安装位置；其次，在导向梁安装过程中应避免与钢板桩发生碰撞，以免影响钢板桩的正常贯入；导向梁高度应满足钢板桩施工高度要求，尽可能避免导向梁出现下沉、变形现象。

2.6 钢板桩施工

综合考虑施工现场施情况，本工程采用Z550型液压振动机械进行打桩，并配备4.5t液压振动锤作为沉桩动力，基坑四周设置角桩，从而提高钢板桩抗渗防水能力。钢板桩施工过程中，首先由施工人员确定钢板桩围堰的轴线位置，每隔一定距离设置导向桩，并在两根导向桩之间挂线，起到控制钢板桩安装精度的作用，确保钢板桩垂直度误差不超过2%，如偏差较大，应及时调整或拔出重插；其次，协助打桩机将钢板桩吊起，在施工人员辅助的情况下扶正就位，并在液压振动锤的作用下逐根打入。在钢板桩施打过程中，应注意钢板桩桩顶标高控制。钢板桩沉桩后，为确保开挖基坑安全，应对钢板桩围堰进行加固处理，必要时可采用拉锚加固方式。

2.7 钢板桩变形监测

在钢板桩施工过程中，应加强对钢板桩变形监测，应在基坑周围设置一定数量的经纬仪、水准仪等设备，确保钢板桩在施工过程中不发生位移或变形现象。基坑开挖前，应加强对钢板桩基准点的监测和验收（如表2所示），视现场施工情况确定监测频率。

表2 钢板桩施工质量验收标准及检查方法

2.8 土方开挖

在钢板桩围堰施工完成后，即可进行土方开挖施工。土方开挖时应采取分层、连续开挖方式，深坑部分采用机械开挖方式，开挖土方及时外运至指定的土方堆放区域，距基坑距离至少10m，以分散基坑土方压力及侧压力。针对钢板桩附近的土体应采用人工开挖方式，避免机械施工对钢板桩造成影响，必要时可铺垫厚度为20mm的钢板。

2.9 结构施工

当土方开挖至设计标高时，应及时开展垫层及地下主体结构施工，避免基坑暴露时间过长。

2.10 土方回填

当地下主体结构施工完成后，应及时进行结构防水处理，并在防水施工完成后进行土方回填施工。土方回填过程中，因注意钢板桩两侧土方均衡回填，防止钢板桩出现倾斜、变形现象，影响钢板桩的拔除。

2.11 钢板桩拔除施工

本工程中，采用振动拔桩方式。首先牢固夹住钢板桩头部位置并开始振动桩，使周围土体开始松动，减少周围土体对钢板桩的摩擦力，然后，借助拔桩机进行拔桩。如拔桩过程中出现上拔困难，应及时停止拔桩，利用拔桩机向下施压，再上拔施工，反复多次后即可拔出钢板桩。

3 基坑施工检测结果分析

本工程中，为确保钢板桩变形情况及时掌握，施工单位增加钢板桩监测控制点数量，并定期对钢板桩变形情况进行详细记录（如表3所示）。

表3 监测点数量及监测结果

通过监测点记录进行研究，在基坑施工过程中，周围土体未出现较大的变形情况，随着土方开挖施工，基坑支护初期各监测点出现一定幅度的变化，但随着结构施工和土方回填施的开展，基坑围护结构趋于稳定（如图3所示），后期变化主要是由于钢板桩拔除影响，导致基坑围护出现较大变形，并逐渐趋于稳定。施工期间，地下水位和基坑变形得到有效控制，达到了预期目标，取得了良好的应用实践效果。

图3 基坑围护测点水平位移整体变化曲线

4 效益分析

通过钢板桩技术应用，取得了良好的应用效果。

（1）通过钢板桩技术的有效应用，保障了工程施工质量和施工进度。

（2）与其它施工技术相比，钢板桩施工方案经济效益高，场地占用小且安全，土方量减少，钢板桩可重复利用，有效降低了施工成本。

（3）通过技术应用，本工程施工获得了建设单位、监理等单位的一致好评，增强了施工单位市场竞争力。

5 结语

在复杂地形结构下，地下水位过高和软质土层对基坑施工造成较大影响，对基坑支护技术选择与应用提出了较高的要求。在基坑施工中，应加强对支护方案的论证，优先选择施工技术简单、安全、经济性高的技术方案。同时，在钢板桩施工过程中，应加强钢板桩施工技术管理与基坑变形监测，改善不良土质对建筑工程施工质量的影响，确保建筑基坑安全施工。