路橋工程基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

金鑫

中國鐵建港航局集團(tuán)有限公司 廣東 珠海 519000

隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，路橋工程在城市發(fā)展和交通建設(shè)中起到了至關(guān)重要的作用。在路橋工程的建設(shè)過程中，基坑的開挖和支護(hù)是一個重要且常見的任務(wù)。為了確保施工安全和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，基坑支護(hù)技術(shù)變得越來越關(guān)鍵。在基坑支護(hù)技術(shù)中，鋼板樁支護(hù)技術(shù)憑借其優(yōu)異的性能和靈活性成為了一種廣泛應(yīng)用的解決方案?；愉摪鍢吨ёo(hù)技術(shù)通過在土壤中插入預(yù)制的鋼板樁來支撐和保護(hù)基坑壁面，有效地控制了土壤的位移和變形，提供了穩(wěn)定的工作環(huán)境。這種技術(shù)在許多路橋工程項目中得到了廣泛應(yīng)用，包括道路隧道、橋梁墩臺、地下通道等。

1 基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)概述

1.1 技術(shù)原理

基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)是一種通過在土壤中插入預(yù)制的鋼板樁來支撐和保護(hù)基坑壁面的施工方法，能夠提供可靠的基坑壁面支撐和土壤側(cè)限制，保護(hù)工作區(qū)域的安全，同時提供一個穩(wěn)定的施工環(huán)境。首先，鋼板樁是基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)的核心元素，鋼板樁通常由高強(qiáng)度鋼材制成，具有一定的剛度和承載能力。其形狀可以是直板、Z型板或U型板，根據(jù)實際施工需求進(jìn)行選擇。鋼板樁的長度和間距根據(jù)基坑深度、土壤條件和工程要求進(jìn)行設(shè)計，以提供足夠的支撐力和穩(wěn)定性。鋼板樁通過在土壤中插入形成一定的側(cè)限制力，使土壤在樁周圍形成一種被限制的狀態(tài)，這種限制力可以有效地抵抗土壤的位移和變形，防止基坑壁面塌方和土壤的涌入。鋼板樁的第一層主動土壓系數(shù)表示為：

鋼板樁受到的第一層土壓力，地下水以及地面附加載荷產(chǎn)生的水平載荷表示為：

第一次土的高度為0-3.4米，σa1上和σa1下則分別為基板上下部分所受到的水平載荷。為了增強(qiáng)鋼板樁的支撐效果，通常在頂部設(shè)置錨桿或錨梁來形成一個穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)。錨固系統(tǒng)通過將鋼板樁與地下錨固點相連接，使鋼板樁承受來自土壤側(cè)壓力的力量，并將其傳遞到錨固點，從而增加整個支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和承載能力[1]。除了鋼板樁和錨固系統(tǒng)外，基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)還可以結(jié)合其他輔助支撐措施，如支撐梁、水平支撐樁等，以增強(qiáng)整個支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

1.2 技術(shù)優(yōu)勢

基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)在路橋工程中具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，包括強(qiáng)大的承載能力、靈活性和適應(yīng)性、高施工效率、成本效益和環(huán)境友好性：

（1）強(qiáng)大的承載能力：基坑鋼板樁具有高強(qiáng)度和剛度，能夠承受較大的土壓力和荷載。其穩(wěn)定性和抗變形能力使其能夠有效支撐和保護(hù)基坑壁面，確保施工過程中的結(jié)構(gòu)安全。

（2）靈活性和適應(yīng)性：基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)適用于各種土質(zhì)和地質(zhì)條件，包括軟土、黏土、砂土等。不同形狀和規(guī)格的鋼板樁可以根據(jù)具體工程要求進(jìn)行選擇和組合，以滿足不同地質(zhì)條件下的支護(hù)需求[2]。此外，該技術(shù)還可以與其他支撐措施相結(jié)合，增強(qiáng)整體支護(hù)效果。

（3）施工效率高：基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)施工簡便快速。預(yù)制的鋼板樁可以通過振動或打入的方式迅速安裝，節(jié)省了施工時間。與傳統(tǒng)的混凝土支護(hù)相比，基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)可以顯著縮短施工周期，提高施工效率。

（4）成本效益：由于基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)的施工速度快、操作簡便，因此可以降低施工成本。此外，預(yù)制的鋼板樁可以進(jìn)行重復(fù)使用，提高了資源的利用率，從而進(jìn)一步降低了總體成本。

（5）環(huán)境友好：基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)相比傳統(tǒng)混凝土支護(hù)，減少了對環(huán)境的影響。施工過程中產(chǎn)生的噪音、振動和土方開挖量都較少，對周圍環(huán)境和居民的干擾較小。

1.3 基坑鋼板樁密封

鋼板樁密封是基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)中至關(guān)重要的一環(huán)。其主要目的是為了防止土壤和水的滲入，確?；觾?nèi)部的穩(wěn)定和干燥。在施工過程中，鋼板樁的密封工作至關(guān)重要，需要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣肀Ｕ现ёo(hù)系統(tǒng)的效果和施工安全。

常見的鋼板樁密封方式是土壤密封，這種方法使用特殊的密封材料，如聚氨酯泡沫、膨潤土或泡沫混凝土等，填充鋼板樁與土壤之間的空隙，形成一個有效的密封層。這樣可以有效地防止土壤的滲入，增強(qiáng)鋼板樁的密封性，確保支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)固性。另一種常見的密封方式是混凝土襯砌，在鋼板樁的外側(cè)進(jìn)行混凝土襯砌，形成一道堅固的保護(hù)層?；炷烈r砌不僅可以增強(qiáng)鋼板樁的穩(wěn)定性，還能有效地防止水的滲透，提供額外的防護(hù)措施。

2 基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)的設(shè)計與施工

2.1 設(shè)計原則

基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)的設(shè)計是確保支護(hù)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、安全地承受土壓力和荷載的關(guān)鍵。在設(shè)計過程中，第一步是進(jìn)行土力分析，確定土壤的性質(zhì)和力學(xué)參數(shù)，包括土的抗剪強(qiáng)度、內(nèi)摩擦角和土壤側(cè)壓力。這些參數(shù)將直接影響到鋼板樁的尺寸、間距以及錨固系統(tǒng)的設(shè)計[3]。鋼板樁的設(shè)計需要根據(jù)土壤條件、基坑深度和工程要求進(jìn)行合理設(shè)計。鋼板樁的尺寸、型號和間距應(yīng)考慮土壤側(cè)限制力的要求，確保其具備足夠的剛度和承載能力。此外，鋼板樁的長度應(yīng)根據(jù)基坑深度和土壤的不穩(wěn)定性來確定。設(shè)計中還需要考慮錨固系統(tǒng)，以增強(qiáng)整個支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。錨固系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足土壤側(cè)壓力的需求，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。錨固點的選取、錨桿或錨梁的布置方式以及錨固力的傳遞方式都需要綜合考慮。設(shè)計過程中還應(yīng)考慮防水與排水問題。合理的防水措施和排水系統(tǒng)能夠有效防止水的滲透和積聚，保證基坑內(nèi)部的干燥和穩(wěn)定。

2.2 施工步驟

（1）前期準(zhǔn)備：在施工前，需要進(jìn)行詳細(xì)的施工方案制定和施工準(zhǔn)備工作。這包括對基坑土壤條件和地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查和分析，確定施工方案、設(shè)計施工序列，并準(zhǔn)備所需的材料、設(shè)備和人力資源。

（2）鋼板樁安裝：在施工現(xiàn)場，根據(jù)設(shè)計要求和施工方案，使用合適的振動或打入設(shè)備將預(yù)制的鋼板樁逐根安裝到土壤中[4]。安裝過程中需要保證鋼板樁的垂直度和位置的準(zhǔn)確性，確保其能夠有效地支撐基坑壁面。

（3）錨固系統(tǒng)安裝：鋼板樁安裝完成后，根據(jù)設(shè)計要求，在頂部設(shè)置錨桿或錨梁來增加支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。錨桿或錨梁通過連接鋼板樁和地下錨固點，將土壤的側(cè)壓力傳遞到錨固點，增強(qiáng)整個支護(hù)系統(tǒng)的承載能力。

（4）輔助支撐安裝：根據(jù)需要，可以安裝支撐梁、水平支撐樁等輔助支撐措施，以增強(qiáng)基坑的整體穩(wěn)定性。輔助支撐的安裝需要根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行，確保其與鋼板樁和錨固系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合。

（5）監(jiān)測與調(diào)整：在施工過程中，需要進(jìn)行實時的監(jiān)測和調(diào)整。通過監(jiān)測基坑變形、鋼板樁位移、土壓力等參數(shù)，可以及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)的調(diào)整措施，以確保支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

（6）完工驗收：施工完成后，需要進(jìn)行工程的完工驗收。包括對基坑支護(hù)系統(tǒng)的質(zhì)量和安全性進(jìn)行檢查和評估，確保其符合設(shè)計要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以及滿足工程的要求。

2.3 施工中的注意事項

在基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)的施工過程中，有一些重要的注意事項需要特別關(guān)注。施工人員應(yīng)接受相關(guān)的培訓(xùn)，了解基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)的操作規(guī)程、安全注意事項和施工要求。他們應(yīng)熟悉設(shè)備的操作和維護(hù)，掌握正確的施工方法和技巧。在施工現(xiàn)場，需要嚴(yán)格遵守安全規(guī)范和防護(hù)措施。施工人員應(yīng)佩戴符合要求的個人防護(hù)裝備，如安全帽、安全鞋、防護(hù)眼鏡等。施工現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置明顯的安全警示標(biāo)識，確保施工人員的安全。

施工前需要對振動設(shè)備、鋼板樁和錨桿等施工設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)。確保設(shè)備的正常運行和安全性能。定期進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，及時修復(fù)設(shè)備故障。在施工過程中，需要根據(jù)實際土壤情況采取相應(yīng)的土壤處理措施。例如，在遇到軟土或濕潤土壤時，可以采用土壤加固措施，如灌漿或混凝土襯砌，以增加基坑的穩(wěn)定性。還應(yīng)進(jìn)行實時的監(jiān)測和記錄，通過測量位移、土壓力和水位等參數(shù)，了解基坑的變形和變化情況。監(jiān)測數(shù)據(jù)的記錄和分析有助于及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)的調(diào)整措施。

對于需要面對高水位環(huán)境的基坑鋼板樁支護(hù)施工，需要做好水位控制工作。通過設(shè)置泵站和排水系統(tǒng)，保持基坑內(nèi)部的水位穩(wěn)定，并及時排除積水，以確保施工的順利進(jìn)行。施工過程中，需要嚴(yán)格按照設(shè)計要求和施工規(guī)范進(jìn)行操作，確保基坑鋼板樁的安裝質(zhì)量和錨固系統(tǒng)的穩(wěn)定性。定期進(jìn)行質(zhì)量檢查和驗收，確保施工質(zhì)量符合要求。

3 基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用案例

3.1 橋梁項目中的基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

（1）案例背景：在某城市的一座新建橋梁項目中，由于地質(zhì)條件復(fù)雜，施工區(qū)域涉及軟土和黏土等多種土質(zhì)，且基坑深度較大。為確保施工過程的安全和高效，決策團(tuán)隊決定采用基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)來解決基坑開挖和土壤側(cè)壓力的問題。

（2）技術(shù)應(yīng)用過程：在設(shè)計階段，進(jìn)行了詳細(xì)的土力分析和工程參數(shù)調(diào)研?；谕寥佬再|(zhì)和工程要求，確定了鋼板樁的尺寸、型號和間距。同時，設(shè)計了錨固系統(tǒng)的布置和錨固點的選取，以提供額外的支撐和穩(wěn)定性。在施工前，準(zhǔn)備了施工所需的鋼板樁、振動設(shè)備、錨桿和錨梁等材料和設(shè)備。對施工現(xiàn)場進(jìn)行了清理和平整，確保施工的順利進(jìn)行。使用振動設(shè)備，將預(yù)制的鋼板樁逐根安裝到土壤中。根據(jù)設(shè)計要求，控制鋼板樁的垂直度和位置，確保其與周圍土壤緊密接觸，并提供穩(wěn)定的支撐作用。

在鋼板樁安裝完成后，按設(shè)計要求安裝了錨桿系統(tǒng)。錨桿通過連接鋼板樁和地下的錨固點，增加了支護(hù)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。通過適當(dāng)?shù)腻^固力傳遞，確保土壤側(cè)壓力能夠有效地分散和承擔(dān)。在施工過程中，進(jìn)行了實時的監(jiān)測和調(diào)整。通過測量鋼板樁的位移、土壤壓力以及基坑變形等參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)并解決施工中的問題，確保支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

（3）效果評價：經(jīng)過基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，該橋梁項目取得了顯著的成果和效果?；愉摪鍢吨ёo(hù)技術(shù)提供了可靠的支撐和側(cè)限制，有效控制了土壤的位移和變形，保障了施工區(qū)域的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。相比傳統(tǒng)的混凝土支護(hù)方法，基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)施工速度更快，減少了施工時間。這大大提高了施工效率，縮短了施工周期?；愉摪鍢吨ёo(hù)技術(shù)的施工過程簡便，所需材料和設(shè)備較少，從而降低了施工成本。此外，鋼板樁的可重復(fù)使用性也減少了資源的浪費。基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)施工過程中產(chǎn)生的噪音、振動和土方開挖量較少，對周圍環(huán)境和居民的影響較小，有利于環(huán)境保護(hù)。

3.2 復(fù)雜環(huán)境下基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

（1）案例背景：在某城市的道路隧道施工項目中，遇到了復(fù)雜的地質(zhì)條件和高水位的挑戰(zhàn)。為了安全地進(jìn)行基坑開挖和施工，決策團(tuán)隊選擇了基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)，并針對不同環(huán)境進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。

（2）技術(shù)應(yīng)用過程：在設(shè)計階段，進(jìn)行了詳細(xì)的環(huán)境調(diào)查和土質(zhì)分析。考慮到高水位和地下水壓力，設(shè)計團(tuán)隊采取了相應(yīng)的防水措施，并調(diào)整了鋼板樁的設(shè)計，以確保其與地下水的有效隔離和支撐效果。在施工前，準(zhǔn)備了適應(yīng)高水位環(huán)境的施工材料和設(shè)備，包括具有良好防水性能的鋼板樁、防水材料、泵站設(shè)備等。同時，對施工現(xiàn)場進(jìn)行了水位控制和地面排水的安排。在施工現(xiàn)場，根據(jù)設(shè)計要求，使用適應(yīng)高水位環(huán)境的振動設(shè)備將鋼板樁逐根安裝到土壤中。鋼板樁的設(shè)計和尺寸經(jīng)過調(diào)整，確保其與地下水的隔離效果，并提供穩(wěn)定的支撐作用。

在鋼板樁安裝完成后，根據(jù)設(shè)計要求安裝了適應(yīng)高水位環(huán)境的錨固系統(tǒng)。防水錨桿或錨梁通過連接鋼板樁和地下的錨固點，增加了支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和防水效果。在施工過程中，進(jìn)行了實時的水位監(jiān)測和支護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，及時調(diào)整和排水，確保基坑內(nèi)部的水位控制和支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。鋼板樁的第一層主動土壓系數(shù)為：

鋼板樁受到的第一層土壓力，地下水以及地面附加載荷產(chǎn)生的水平載荷為：

效果評價：通過基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，該道路隧道項目取得了良好的效果和適應(yīng)性?；愉摪鍢吨ёo(hù)技術(shù)在應(yīng)對高水位環(huán)境方面表現(xiàn)出色，通過防水措施和設(shè)計調(diào)整，有效地隔離了地下水和施工區(qū)域，保障了施工的安全和順利進(jìn)行?；愉摪鍢吨ёo(hù)技術(shù)提供了穩(wěn)定的基坑壁面支撐和土壤側(cè)限制，鋼板樁與防水錨固系統(tǒng)的協(xié)同作用確保了支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。通過合理的施工方案和適應(yīng)高水位環(huán)境的準(zhǔn)備工作，基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)大大提高了施工效率。能夠在高水位環(huán)境下快速安裝和調(diào)整支護(hù)系統(tǒng)，減少施工時間和成本。通過實時的水位監(jiān)測和調(diào)整，確?；觾?nèi)部的水位控制和排水暢通?；愉摪鍢吨ёo(hù)技術(shù)有效地減少了地下水對施工的干擾，為施工提供了干燥、穩(wěn)定的工作環(huán)境。

4 總結(jié)

基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)是一種在路橋工程中應(yīng)用廣泛的支護(hù)方法，通過插入預(yù)制的鋼板樁來支撐和保護(hù)基坑壁面。本文通過對該技術(shù)的概述、技術(shù)優(yōu)勢、設(shè)計原則和施工步驟的介紹，以及實際應(yīng)用案例的分析，展示了基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)的重要性和應(yīng)用效果?；愉摪鍢吨ёo(hù)技術(shù)具有強(qiáng)大的承載能力、靈活性和適應(yīng)性，可以適用于各種土質(zhì)和地質(zhì)條件。它具有施工效率高、成本效益好、環(huán)境友好等諸多優(yōu)勢，能夠確保施工過程的安全性和高效性。

在設(shè)計過程中，需要進(jìn)行土力分析、鋼板樁和錨固系統(tǒng)的設(shè)計，考慮防水與排水等因素，以確保支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。而在施工階段，需要進(jìn)行前期準(zhǔn)備、鋼板樁安裝、錨固系統(tǒng)安裝、輔助支撐安裝以及監(jiān)測與調(diào)整等步驟，以保證施工質(zhì)量和效率。通過案例分析，可以看到基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)在實際工程中的應(yīng)用效果。不論是面對復(fù)雜的地質(zhì)條件還是高水位環(huán)境，該技術(shù)都展現(xiàn)出了良好的適應(yīng)性和支護(hù)效果。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，相信基坑鋼板樁支護(hù)技術(shù)將在未來的工程中發(fā)揮更大的作用，為路橋工程的安全和高效施工提供持續(xù)的支持和保障。