路橋工程基坑鋼板樁支護技術的應用

金鑫

中國鐵建港航局集團有限公司 廣東 珠海 519000

隨著城市化進程的不斷推進，路橋工程在城市發展和交通建設中起到了至關重要的作用。在路橋工程的建設過程中，基坑的開挖和支護是一個重要且常見的任務。為了確保施工安全和結構穩定，基坑支護技術變得越來越關鍵。在基坑支護技術中，鋼板樁支護技術憑借其優異的性能和靈活性成為了一種廣泛應用的解決方案?；愉摪鍢吨ёo技術通過在土壤中插入預制的鋼板樁來支撐和保護基坑壁面，有效地控制了土壤的位移和變形，提供了穩定的工作環境。這種技術在許多路橋工程項目中得到了廣泛應用，包括道路隧道、橋梁墩臺、地下通道等。

1 基坑鋼板樁支護技術概述

1.1 技術原理

基坑鋼板樁支護技術是一種通過在土壤中插入預制的鋼板樁來支撐和保護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限制，保護工作區域的安全，同時提供一個穩定的施工環境。首先，鋼板樁是基坑鋼板樁支護技術的核心元素，鋼板樁通常由高強度鋼材制成，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，根據實際施工需求進行選擇。鋼板樁的長度和間距根據基坑深度、土壤條件和工程要求進行設計，以提供足夠的支撐力和穩定性。鋼板樁通過在土壤中插入形成一定的側限制力，使土壤在樁周圍形成一種被限制的狀態，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。為了增強鋼板樁的支撐效果，通常在頂部設置錨桿或錨梁來形成一個穩定的整體結構。錨固系統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壓力的力量，并將其傳遞到錨固點，從而增加整個支護系統的穩定性和承載能力[1]。除了鋼板樁和錨固系統外，基坑鋼板樁支護技術還可以結合其他輔助支撐措施，如支撐梁、水平支撐樁等，以增強整個支護系統的穩定性和安全性。

1.2 技術優勢

基坑鋼板樁支護技術在路橋工程中具有明顯的技術優勢，包括強大的承載能力、靈活性和適應性、高施工效率、成本效益和環境友好性：

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

（2）靈活性和適應性：基坑鋼板樁支護技術適用于各種土質和地質條件，包括軟土、黏土、砂土等。不同形狀和規格的鋼板樁可以根據具體工程要求進行選擇和組合，以滿足不同地質條件下的支護需求[2]。此外，該技術還可以與其他支撐措施相結合，增強整體支護效果。

（3）施工效率高：基坑鋼板樁支護技術施工簡便快速。預制的鋼板樁可以通過振動或打入的方式迅速安裝，節省了施工時間。與傳統的混凝土支護相比，基坑鋼板樁支護技術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技術的施工速度快、操作簡便，因此可以降低施工成本。此外，預制的鋼板樁可以進行重復使用，提高了資源的利用率，從而進一步降低了總體成本。

（5）環境友好：基坑鋼板樁支護技術相比傳統混凝土支護，減少了對環境的影響。施工過程中產生的噪音、振動和土方開挖量都較少，對周圍環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技術中至關重要的一環。其主要目的是為了防止土壤和水的滲入，確?；觾炔康姆€定和干燥。在施工過程中，鋼板樁的密封工作至關重要，需要采取適當的措施來保障支護系統的效果和施工安全。

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，增強鋼板樁的密封性，確保支護系統的穩固性。另一種常見的密封方式是混凝土襯砌，在鋼板樁的外側進行混凝土襯砌，形成一道堅固的保護層?；炷烈r砌不僅可以增強鋼板樁的穩定性，還能有效地防止水的滲透，提供額外的防護措施。

2 基坑鋼板樁支護技術的設計與施工

2.1 設計原則

基坑鋼板樁支護技術的設計是確保支護系統能夠穩定、安全地承受土壓力和荷載的關鍵。在設計過程中，第一步是進行土力分析，確定土壤的性質和力學參數，包括土的抗剪強度、內摩擦角和土壤側壓力。這些參數將直接影響到鋼板樁的尺寸、間距以及錨固系統的設計[3]。鋼板樁的設計需要根據土壤條件、基坑深度和工程要求進行合理設計。鋼板樁的尺寸、型號和間距應考慮土壤側限制力的要求，確保其具備足夠的剛度和承載能力。此外，鋼板樁的長度應根據基坑深度和土壤的不穩定性來確定。設計中還需要考慮錨固系統，以增強整個支護系統的穩定性。錨固系統的設計應滿足土壤側壓力的需求，確保系統的穩定性和安全性。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。設計過程中還應考慮防水與排水問題。合理的防水措施和排水系統能夠有效防止水的滲透和積聚，保證基坑內部的干燥和穩定。

2.2 施工步驟

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

（2）鋼板樁安裝：在施工現場，根據設計要求和施工方案，使用合適的振動或打入設備將預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確性，確保其能夠有效地支撐基坑壁面。

（3）錨固系統安裝：鋼板樁安裝完成后，根據設計要求，在頂部設置錨桿或錨梁來增加支護系統的穩定性。錨桿或錨梁通過連接鋼板樁和地下錨固點，將土壤的側壓力傳遞到錨固點，增強整個支護系統的承載能力。

（4）輔助支撐安裝：根據需要，可以安裝支撐梁、水平支撐樁等輔助支撐措施，以增強基坑的整體穩定性。輔助支撐的安裝需要根據設計要求進行，確保其與鋼板樁和錨固系統的協調配合。

（5）監測與調整：在施工過程中，需要進行實時的監測和調整。通過監測基坑變形、鋼板樁位移、土壓力等參數，可以及時發現問題并采取相應的調整措施，以確保支護系統的穩定性和安全性。

（6）完工驗收：施工完成后，需要進行工程的完工驗收。包括對基坑支護系統的質量和安全性進行檢查和評估，確保其符合設計要求和相關標準，以及滿足工程的要求。

2.3 施工中的注意事項

在基坑鋼板樁支護技術的施工過程中，有一些重要的注意事項需要特別關注。施工人員應接受相關的培訓，了解基坑鋼板樁支護技術的操作規程、安全注意事項和施工要求。他們應熟悉設備的操作和維護，掌握正確的施工方法和技巧。在施工現場，需要嚴格遵守安全規范和防護措施。施工人員應佩戴符合要求的個人防護裝備，如安全帽、安全鞋、防護眼鏡等。施工現場應設置明顯的安全警示標識，確保施工人員的安全。

施工前需要對振動設備、鋼板樁和錨桿等施工設備進行檢查和維護。確保設備的正常運行和安全性能。定期進行設備的維護保養，及時修復設備故障。在施工過程中，需要根據實際土壤情況采取相應的土壤處理措施。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，以增加基坑的穩定性。還應進行實時的監測和記錄，通過測量位移、土壓力和水位等參數，了解基坑的變形和變化情況。監測數據的記錄和分析有助于及時發現問題并采取相應的調整措施。

對于需要面對高水位環境的基坑鋼板樁支護施工，需要做好水位控制工作。通過設置泵站和排水系統，保持基坑內部的水位穩定，并及時排除積水，以確保施工的順利進行。施工過程中，需要嚴格按照設計要求和施工規范進行操作，確?；愉摪鍢兜陌惭b質量和錨固系統的穩定性。定期進行質量檢查和驗收，確保施工質量符合要求。

3 基坑鋼板樁支護技術的應用案例

3.1 橋梁項目中的基坑鋼板樁支護技術應用

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

（2）技術應用過程：在設計階段，進行了詳細的土力分析和工程參數調研?；谕寥佬再|和工程要求，確定了鋼板樁的尺寸、型號和間距。同時，設計了錨固系統的布置和錨固點的選取，以提供額外的支撐和穩定性。在施工前，準備了施工所需的鋼板樁、振動設備、錨桿和錨梁等材料和設備。對施工現場進行了清理和平整，確保施工的順利進行。使用振動設備，將預制的鋼板樁逐根安裝到土壤中。根據設計要求，控制鋼板樁的垂直度和位置，確保其與周圍土壤緊密接觸，并提供穩定的支撐作用。

在鋼板樁安裝完成后，按設計要求安裝了錨桿系統。錨桿通過連接鋼板樁和地下的錨固點，增加了支護系統的整體穩定性。通過適當的錨固力傳遞，確保土壤側壓力能夠有效地分散和承擔。在施工過程中，進行了實時的監測和調整。通過測量鋼板樁的位移、土壤壓力以及基坑變形等參數，及時發現并解決施工中的問題，確保支護系統的穩定性和安全性。

（3）效果評價：經過基坑鋼板樁支護技術的應用，該橋梁項目取得了顯著的成果和效果?；愉摪鍢吨ёo技術提供了可靠的支撐和側限制，有效控制了土壤的位移和變形，保障了施工區域的結構穩定。相比傳統的混凝土支護方法，基坑鋼板樁支護技術施工速度更快，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技術的施工過程簡便，所需材料和設備較少，從而降低了施工成本。此外，鋼板樁的可重復使用性也減少了資源的浪費?；愉摪鍢吨ёo技術施工過程中產生的噪音、振動和土方開挖量較少，對周圍環境和居民的影響較小，有利于環境保護。

3.2 復雜環境下基坑鋼板樁支護技術應用

（1）案例背景：在某城市的道路隧道施工項目中，遇到了復雜的地質條件和高水位的挑戰。為了安全地進行基坑開挖和施工，決策團隊選擇了基坑鋼板樁支護技術，并針對不同環境進行了相應的調整。

（2）技術應用過程：在設計階段，進行了詳細的環境調查和土質分析?？紤]到高水位和地下水壓力，設計團隊采取了相應的防水措施，并調整了鋼板樁的設計，以確保其與地下水的有效隔離和支撐效果。在施工前，準備了適應高水位環境的施工材料和設備，包括具有良好防水性能的鋼板樁、防水材料、泵站設備等。同時，對施工現場進行了水位控制和地面排水的安排。在施工現場，根據設計要求，使用適應高水位環境的振動設備將鋼板樁逐根安裝到土壤中。鋼板樁的設計和尺寸經過調整，確保其與地下水的隔離效果，并提供穩定的支撐作用。

在鋼板樁安裝完成后，根據設計要求安裝了適應高水位環境的錨固系統。防水錨桿或錨梁通過連接鋼板樁和地下的錨固點，增加了支護系統的穩定性和防水效果。在施工過程中，進行了實時的水位監測和支護系統的監測。根據監測結果，及時調整和排水，確?；觾炔康乃豢刂坪椭ёo系統的穩定性。鋼板樁的第一層主動土壓系數為：

鋼板樁受到的第一層土壓力，地下水以及地面附加載荷產生的水平載荷為：

效果評價：通過基坑鋼板樁支護技術的應用，該道路隧道項目取得了良好的效果和適應性?；愉摪鍢吨ёo技術在應對高水位環境方面表現出色，通過防水措施和設計調整，有效地隔離了地下水和施工區域，保障了施工的安全和順利進行?；愉摪鍢吨ёo技術提供了穩定的基坑壁面支撐和土壤側限制，鋼板樁與防水錨固系統的協同作用確保了支護系統的穩定性和安全性。通過合理的施工方案和適應高水位環境的準備工作，基坑鋼板樁支護技術大大提高了施工效率。能夠在高水位環境下快速安裝和調整支護系統，減少施工時間和成本。通過實時的水位監測和調整，確?；觾炔康乃豢刂坪团潘畷惩??；愉摪鍢吨ёo技術有效地減少了地下水對施工的干擾，為施工提供了干燥、穩定的工作環境。

4 總結

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

在設計過程中，需要進行土力分析、鋼板樁和錨固系統的設計，考慮防水與排水等因素，以確保支護系統的穩定性和安全性。而在施工階段，需要進行前期準備、鋼板樁安裝、錨固系統安裝、輔助支撐安裝以及監測與調整等步驟，以保證施工質量和效率。通過案例分析，可以看到基坑鋼板樁支護技術在實際工程中的應用效果。不論是面對復雜的地質條件還是高水位環境，該技術都展現出了良好的適應性和支護效果。隨著技術的不斷發展和完善，相信基坑鋼板樁支護技術將在未來的工程中發揮更大的作用，為路橋工程的安全和高效施工提供持續的支持和保障。