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钢板桩是一种由钢板轧制或焊接而成的连续挡土结构,广泛应用于基坑支护、河道护岸、防波堤、地下结构等工程中。其通过锁口相互咬合形成连续墙,兼具挡土、止水和承重功能。
一、钢板桩支护设计要点
1.1.按截面形状分类
1.2. 锁口设计
单锁口:咬合简单,易施工但止水性较差(用于临时工程)。双锁口:双重咬合,密封性强(用于永久性止水结构)。
1.3. 设计流程
(1)地质勘察分析土层分布、物理力学参数(黏聚力c、内摩擦角φ)、地下水位、渗透系数等。明确周边荷载(建筑物、管线、道路等)及安全距离。
(2)荷载计算土压力:采用朗肯或库伦理论计算主动土压力和被动土压力。水压力:考虑静水压力及渗流力,透水层需计算动水压力。附加荷载:施工机械、堆载等按10~20kPa估算。
(3)结构选型钢板桩型号:根据弯矩需求选择U型(如SP-IV)、Z型或直线型,截面模量需满足抗弯要求。支撑体系:单层或多层支撑(钢支撑、混凝土支撑)、锚杆或悬臂式支护。
钢板桩的选型要点
(4)稳定性验算抗倾覆:安全系数≥1.3。抗隆起:圆弧滑动法或Terzaghi法验算,安全系数≥1.2。抗管涌:渗透稳定验算(临界水力梯度法)。整体稳定性:采用Bishop法或有限元分析。
(5)入土深度经验公式:入土深度=0.5~1.0倍基坑深度,硬土层可减小,软土需加深。计算验证:通过“等值梁法”或弹性地基梁法确定精准深度。
二、钢板桩施工技术要点
1. 施工准备
场地处理清理障碍物,平整场地,设置排水系统。测设轴线及桩位,标记控制点(偏差≤50mm)。
材料验收钢板桩:检查平直度(弯曲≤1%桩长)、锁口完整性(无裂缝、锈蚀),预拼接试验。支撑材料:钢支撑需预压检测,锚杆需抗拔试验。
2. 打桩工艺
施工方法振动沉桩:适用于砂土、黏土,效率高,但振动大。静压沉桩:用于敏感环境(邻近建筑、管线),噪音小,成本高。冲击沉桩:硬土层或岩层,需配合引孔。
垂直度控制采用导向架或激光测斜仪,垂直偏差≤1%。纠偏措施:桩身倾斜时,拔出重新定位或调整打桩角度。
锁口处理沉桩前涂抹黄油或嵌入橡胶条,防止渗水漏砂。相邻桩锁口错位≤3mm,否则需用千斤顶校正。
3. 支撑安装
内支撑施工分层开挖至支撑标高下0.5m→安装钢围檩→焊接钢支撑(预加轴力10%~20%设计值)。支撑水平间距2~4m,竖向间距根据开挖深度设置(一般每3m一层)。
锚杆施工钻孔→注浆→安装锚索→张拉锁定(锁定荷载为设计值的110%)。
4. 排水与降水
明排水:基坑底设排水沟(300×300mm)和集水井(1m³/50m间距),水泵抽排。
井点降水:渗透系数大时采用轻型井点或管井降水,控制水位低于基坑底0.5m。
止水帷幕:高压旋喷桩或搅拌桩与钢板桩结合,阻断地下水。
三、施工注意事项
变形监测监测项目:桩顶水平位移(报警值0.3%H)、周边沉降(报警值0.15%H)、支撑轴力、地下水位。监测频率:开挖期每日1次,暴雨后加密至每日2~3次。
应急措施变形超标:立即停止开挖,回填反压或增设临时支撑。渗漏处理:速凝水泥封堵或外侧注浆。
环保要求控制噪音(振动锤加隔音罩)、泥浆外运合规处理,避免污染周边环境。
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