钢板桩在城市道路软土地基中的应用

钢板桩在城市道路软土地基中的应用
摘要：钢板桩是一种组装形式的互锁结构，具有强度高、重量轻、阻水性好等
特点，在道路工程路基施工中应用十分广泛，尤其应用于临时性的止水、挡土、
防洪、抢险、防流沙等工程防护中。

本文以福建省福州市长乐区某市政道路工程
为背景，探讨了拉森钢板桩在紧邻房屋路段软土路基开挖处理中的应用，可作为
其他类似工程案例参考。

关键词：钢板桩；软土路基；监测；沉降；流沙
1.前言
钢板桩是一种片状的带有锁口的高强度钢材，锁口与锁口之间通过嵌套而形成封闭的连
续的钢板桩墙体，该墙体具有抗弯强度大、结合紧密不透水的特点，可以用于挡住地下流沙、流水、防止基坑坍塌等工程破坏。

钢板桩的主要优点表现在以下几个方面：（一）隔水性能好，重量轻，强度高；（二）
施工周期短，良好的耐久性，施工简便，可以重复使用；（三）相对于混凝土桩而言，大大
的节约开支，保护环境；（四）应用及时，大部分的建筑市场均能采购；（五）对人工机械
的施工空间没有特别的距离要求，安全有效；（六）不受自然环境的影响，方便拆卸。

钢板桩的主要不足在于：（一）无法阻挡水中和土中的细微颗粒，当地下水位较高时，
需要采取降水措施；（二）基坑开挖后需要及时增加斜支撑和横向支撑，防止变形过大、造
成周围土体开裂，附近建筑物或构筑物出现沉降。

2.钢板桩的内力传递
钢板桩根据支撑的形式不同划分为内支撑和外支撑。

内支撑主要由工字钢或者是钢管，
外支撑一般由拉锚组成。

钢板桩的内力传递途径主要是由土压力传递给钢板桩墙、由墙体传
递给围檁、最后有围檁传递给支撑。

一般对于路堤上的基坑支护采用内支撑比较常见，钢板
桩的土压力分布主要由基坑外土压力和基坑内土压力的合力组成，根据施工工况的不同，钢
板桩的内力也有所不同。

此外，钢板桩的施工方法不同，钢板桩的受力和变形也不一样，陈艺宁、伍广豪研究了
拉森钢板桩在采用逆作法和明挖法施工过程中，钢板桩的水平位移变化，发现逆作法比明挖
法能有效减少65%左右。

3.工程项目背景
拟建道路起点位于长乐市区东方广场附近，坐标（X=2872401.970，Y= 452005.280），
终点位于北山环岛交叉路口，坐标（X=2870103.930，Y=452505.960），道路总长约3026m，
宽为28m。

本道路按城市主干路标准设计，设计时速40km/h。

3.1地质条件
根据野外钻探取芯鉴别，结合现场原位标准贯入试验和室内土工试验成果分析表明：在
勘察控制深度范围内，场地覆盖层主要有人工填土层（Q4ml），第四纪淤积层（Q4f）、冲
洪积层（Q4al-pl），坡残积成因土层（Qdl+el），下伏侏罗系南园组(J3nb)凝灰岩风化层。

3.2水文条件
本场地地下水分布主要为：（1）素填土及粘土的上层滞水，主要接受降水补给及人工
水源补给，受季节及人为因素影响变化较大。

（2）基岩风化孔隙裂隙承压水主要赋存于第
四层土体的孔隙裂隙中，由于该层孔隙与裂隙发育率较低，含水层透水性弱。

场地地下水主要接受大气降水入渗补给，同时接受相邻含水层侧向迳流补给，地下水水
位变幅受季节影响，变化幅度约为1～2m。

勘察施工结束后统一观测得各钻孔地下水稳定水
位埋深为1.80～3.80m，水位高程为1.50～9.26m，其中部分地势比较高的钻孔未见地下水。

4.钢板桩基坑支护
根据本工程地质勘察报告，长乐东鹤路改造工程（一期）桩号K2+800到K3+023.4范围
内地面3米到3.5米以下，存在厚度约4米左右的淤泥层。

项目周边均为已建民房，结构形
式多为砖混结构，且距离开挖面边缘最近为5米左右，砖混结构建筑基础为浅埋条形基础。

由于周边房屋无法全部拆除，为防止房屋基础在本项目地基处理过程中出现安全隐患，路基
施工方案在原设计抛石挤淤地基处理基础上，增加钢板桩支护。

钢板桩的平面布置长度方向
按9m一格，宽度方向同路基宽度，按25m计。

4.1钢板桩设计要点
根据专家评审意见，本项目采用拉森钢板桩进行临时施工防护，桩长按12米，深入到
软土以下的硬土层，钢板桩的主要作用是阻断两侧的地下流水和淤泥，防止路基清淤过程中
出现流水和流沙现象，导致周边建筑地基土孔隙水压力减少，造成不均匀沉降破坏。

为了保
证基坑的安全性，钢板桩的整体刚度，在钢板桩上设置连续的双拼HW400型钢钢围檩，另
外在基坑的四周设置斜撑钢围檩。

4.2基坑稳定性计算
钢板桩支护，基坑稳定性的计算参数主要有：钢板桩入土深度、基坑开挖深度、土体平
均密度、地面堆积荷载、钢板桩总长、软土的内聚力、软土的内摩擦角、钢板桩的抗弯拉强
度等。

本项目通过建立力学模型，分别计算得到了钢板桩的桩身最大弯矩值、桩身最大剪力值、桩顶最大水平位移、钢板桩的桩身应力强度值。

均能满足设计规范要求，在技术上是可行的。

5.钢板桩施工控制要点
钢板桩的施工工艺流程主要有测量放样定施工范围，然后是定钢板桩桩位，开挖沟槽安
放导梁，对钢板桩进行施打，安放围檩和斜撑，拆除导梁，开挖土方进行抛石挤淤软土处理，最后施工完毕后回填基坑土，最后拔除钢板桩。

另外在施工的过程中，要做好周边房屋建筑
以及地下水的监测。

5.1导梁的安装
导梁的主要作用是起精确定位，保证钢板桩的竖直度，防止钢板桩在施打过程中出现弯
曲变形，以此来提高钢板桩的贯入度。

导梁在安放时应该尽量的保持垂直，防止与钢板桩发
生碰撞，另外导梁的安装应该稳固，不能出现过大的变形或者沉降。

5.2 钢板桩的施打
钢板桩的施打质量直接关系到基坑处理过程中的挡土和防水，施工过程中将15根左右
钢板桩成排的插入到导架内，同步施打，这样可以有效的防止钢板桩出现扭转、屈曲、倾斜
破坏。

另外，钢板桩的施打顺序也十分重要，保证钢板桩的垂直度是控制钢板桩质量的关键，
可以采用两台经纬仪对施工精度进行控制。

钢板桩应该根据设计标高分多次进行打入，方便
测量和校正。

一般而言，钢板桩最终封闭合拢有一定难度。

一般采用异形钢板桩来闭合。

有
部分钢板桩长度不足时，可采用焊接接长，相邻两桩接头在同一深度，接头位置应错开1m
以上，而且应该间隔放置打桩。

5.3 钢板桩拔除
基坑软土地基处理并回填后，需要拔除钢板桩方便下次重复利用。

在拔除的过程中应该
控制好拔除的顺序、时间和孔洞的处理，另外拔桩的过程中会产生振动和带土作用，对地下
结构会产生危害。

1）拔桩方法。

钢板桩拔桩优先采用振动锤拔桩：通过破坏钢板桩周围土的粘聚力以克
服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将桩拔除。

对封闭式钢板桩墙，可根据沉桩时的实际情
况进行跳拔。

2）钢板桩土孔处理。

对拔桩后留下的桩孔，回填时可以采用挤密法，所用材料为中砂。

也可以采用1:1水泥浆填实。

5.4 钢板桩施工问题分析
一、在施工过程中，当遇到地下障碍物无法继续施打时，可以采用转角桩绕过障碍物。

二、在施工过程中，当出现大的石块导致钢板桩出现偏斜时，可以将钢板桩上拔1到2米，让后重新锤击施打。

经过反复多次施打后可以将石块击碎或者移动，使钢板桩位置得到
纠正。

另外，还可以采用异形桩，上端宽下端窄。

三、在相邻钢板桩的锁口上可以涂抹黄油，防止钢板桩施打过程中产生带动效应。

5.5 基坑监测
本项目周边房屋较多，为了及时的预测基坑周边的稳定性和环境变化，需要对基坑的支
护进行变形观测，此外，对房屋的四周也应建立监测点，观测沉降和变形。

一起构成周边环
境的沉降观测网。

本工程对基坑周边30米范围内的所有砖混结构房屋进行监测，特别是对
于基坑周边距离较近的构筑物、管线还应加强监测力度。

6.结论
本文主要论述了钢板桩在城市道路软土地基处理中，作为一种临时的防水挡土措施的应
用原理和施工方法。

对钢板桩的结构计算以及施工过程、注意事项进行了研究。

尽管钢板桩
在道路工程施工中优势明显，但依然存在许多不足，例如抗弯刚度小，耐久性差、使用范围小，闭合难度大等。

针对钢板桩的改进方法和替代品还有待更多学者去研究和发明。

参考文献
[1] 曲晓帆，拉森钢板桩在福州地区的应用研究[J].福建建筑 2020.1
[2] 王会永，双壁钢板桩围堰施工技术与工程运用[J].中外公路 2019.1
[3]陈艺宁，拉森钢板桩的适应性及其受力性能分析[J].广东建材 2017.11。