水利施工钢板支护桩作用思索

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l引言

水利水电工程的大力发展，我国很多水利工程都用到大型基坑技术。钢支撑作为其中重要支撑护壁技术的～个分支，基坑的支护形式和所选材料种类很多，应根据项目的具体情况采用合理的支护类型。例如，在管道基坑工程施工过程中所运用的支护类型主要有放坡开挖、水泥搅拌桩支护、喷锚支护等。但是，在许多的户外的施工现场，由于各项技术和环境条件的约束与限制，许多的支护型式复杂的环境条件下得以实现，这时需要一种既能满足强度条件，又能满足施工条件，且经济和效益好的支护型式，而钢板桩支护正好满足了这种需求。工程实践表明，钢板桩应用于水利工程施工支护，既可达到止水的目的，亦可达到支护的目的，且具有足够的强度，因此可获得良好的经济效益。

2钢板支护桩的组成结构及其形式

2．1钢板桩支护简介

钢板桩支护是一种施工简单、投资经济的支护方法。它由钢板桩、锚拉杆(或内支撑锚碇结构、腰梁等)组成。由于钢板桩本身柔性较大，如支撑或锚拉系统设置不当，其变形会很大。但如果基坑深度过高(如超过7m)，则基坑不宜采用钢板桩支护，除非设置多层支撑或锚拉杆。从实质上讲，钢板桩属悬臂式围护结构中的板桩式结构，该结构有重量轻、强度高，锁口紧密、施工方便、施工速度快等优。虽然用钢量大，似钢板桩可以重复利用，这样相对造价又较低、开挖深度不大(软土地区小于4m)，地下水位不高的深基坑的支护中，钢板桩的使还是较为普遍的。

2．2钢板桩的种类

钢板桩主要有国产和进口这两大类。国产钢板桩主要有鞍Ⅳ和包Ⅳ型的拉森式(u型)两种类型。国产的钢板桩的使用条件比较苛刻，较多的应用于不太深的基坑支护。，进口钢板桩由于其质量及造价两方面具有较大优势，故在实际的水利工程施工中运用得比较多，日本及美国是生产钢板桩较多的国家。日本有拉森式z型、直腹板式、H型、组合式等多种类型。美国主要有z型、拉森式、直腹式等种类。另外还生产一些非标准形式的钢板桩，以满足不同工程的需要。在工程计算之前按地质水文等情况根据相关工程手册及工程经验进行钢板桩型式的初步选择。

3钢板桩支护在水利工程实践中的使用特点

在实践施工过程中，钢板桩的具体选用根据本基坑工程的特点，经过经济、技术及工期等综合比较，最后进行优化，从工程造价的整体考虑来得出最优化的配选。在大型水利施工现场，钢板桩的使用必须要进行诸多方面的考虑。

3．1钢板桩支护必须遵循相应的力学原理

钢板桩作为基坑支护结构的一种，它具有强度高，适应性强，结合紧密、不漏水性好，施工简便，速度快，对临时工程可以多次重复使用等特点。而这些优良性能的前提是其必须满足其内力的设计要求。钢板桩支护的内力分析主要是计算钢板桩反弯节点处的应力，相应的计算要结合实际施工过程中钢板桩的最小入土深度，并将其简化为等直梁来进行简要的设计校核计算，但必须强调的一点是，由于土质条件的不确定性和多变性，计算过程中所取的入土深度必须保留一定的裕度，必须乘上一个裕度因子，这个系数一般选取1．1-1．2为最佳。

3.2支护系统本身必须满足相应的力学原理

支撑系统内力计算主要是分析围檩和杆件(或拉锚)的内力，围檩为受均布荷载作用的连续梁，采用工程力学和结构力学的相关计算设计准则进行相应的设计计算和校核。

3．3钢板桩支护系统的稳定性必须有保障

在工程实践中，钢板桩支护体系的稳定性验算是基坑工程设计计算的重要环节，更是整个施工过程安全高效进行的前提条件和最核心的要求。主要包括两个方面的稳定性校核检验：系统整体稳定性校核和局部抗颠覆稳定性校核。系统整体稳定性校核一般采用土层的圆弧滑动面计算，它不同于边坡的滑移面计算，由于受支撑或锚杆的影响，圆心位于坑壁面上方，靠内侧附近。考虑支撑作用时，当考虑支撑作用时，整体的稳定性检验可以采用简便的校核手段，因为支撑作用的设计计算已经涵盖了整体的稳定性要求。局部抗颠覆稳定性校核是用于验算最下道支撑以下的主动、被动土压力绕支撑点的转动力矩是否平衡，是否存在安全隐患的主要手段和途径。

3．4钢板桩的应变估测

当基坑附近有建筑物和地下管线时，必须对支护结构进行变形估算，以确保建筑物及管线的安全，基坑周围土体的变形应根据土质、支护情况及当地经验采用合适的估算方法来进行钢板桩变形的估计预测，通过钢板桩的应变估测可以有效的防止因钢板桩的失稳而导致的较严重的工程塌方事故，同时也可以很好的帮助我们制定相应的检测周期和钢板桩使用寿命的预测。

3．5钢板桩支护的施工过程及其施工顺序要求

钢板桩一股采用液压震锤将其打入土中，施打前先查明地下管线、构筑物的情况，避免在施打的过程中对某些地下设施造成严重的损坏。施打之前还必须测放出支护桩中心线。在施打中考虑到钢板桩较长，钢板桩容易向一边倾斜，由于倾斜误差积累不易纠正，难以控制钢板桩墙的平直度，所以钢板桩施工拟采用屏风式打入法。

(1)钢板桩的设置位置要符合设计要求，便于混凝土箱涵基础施工，即在基础最突出的边缘外留有支模、拆模的余地。

(2)打桩前，对钢板桩逐根检查，剔除连接锁口锈蚀、变形严重的钢板桩，不合格者待修整后才可使用。

(3)基坑护壁钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐，避免不规则的转角，以便标准钢板桩的利用和支撑设置。

(4)整个基础施工期间，在挖土、吊运、扎钢筋、浇筑混凝土等施工作业中，严禁碰撞支撑，禁止任意拆除支撑，禁止在支撑上任意切割、电焊，也不应在支撑上搁置重物。

4钢板桩支护的使用施工监测

监测是指在基坑开控与地下工程施工过程中对基坑土层性状，支护结构变位和同边环境条件的变化，进行各种观测及分析，并将观测结果及时反馈，以指导设计与施工。现已应用计算机监测，可以提供施工过程中支护体系及环境的受力状态及变形数据。由于信息技术及加固技术的提高，已经可以实现毫米级的变形控制。如果地下水位较高，水力大，从经济上及安全考虑，宜选择相应的降水方案。基坑整个施工过程中应全程进行位移、沉降的观测。并将数据及时反馈，以便及时发现问题．必要时调整方案，使安全隐患降至最低。

5结束语

在水利工程施工中，基坑向着深、大、周围环境复杂的方向发展，使得深基坑开挖与支护的难度愈来愈大。钢板支护桩应用于水利工程施工有其不可取代的位置和内在价值，其将逐渐得以推广运用。