市政桥梁水中承台钢板桩围堰稳定性分析

市政桥梁水中承台钢板桩围堰稳定性分析

摘要: 在市政桥梁工程建设中，经常面临基坑开挖失稳问题；钢板桩支护是市政

工程施工采用最常见、最广泛的一种，它自身具有隔水性好、施工快速、整体刚

度较强等良好性能。做好钢板桩支护安全性监测是确保工程施工的必要条件，但

如何能快速、准确的为施工过程安全提供参考。本文主要以武汉经开智慧生态城

项目檀军公路道排及桥梁工程，水中承台施工钢板桩支护稳定性进行分析。

关键词:钢板桩围堰安全性基坑监测稳定性

1引言

水中钢板桩施工定位精度差，钢板桩施打挤进过程中受地质、水位侧向压力

等影响容易发生偏斜，通常在发生偏斜位置将钢板桩往上拔l.0m～2.0m，再往下

锤进，如此上下往复振拔数次，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度；但同时对原地质造成破坏。受施工深度、地址条件、水位上涨、流速增大而产生

侧向挤压作用力大小不同以及外界其他因素的影响，钢板桩容易造成位移及失稳，很难单纯从理论上预测和计算出钢板桩稳定性，而且理论预测值还不能全面而准

确的反映施工阶段各项变化。因此，有必要在理论分析的指导下有计划地进行现

场监测；监测是一种定量方法，是解释质量和安全表达的有效手段。

2 工程简介

檀军公路（中山湖路-通顺大道）道排及桥梁工程跨越通顺河；道路及桥梁工

程西起中山湖路，东至通顺大道，里程桩号为K0+000-K3+598.965，全长

3598.965m。其中桥梁里程桩号K0+943.816- K2+729.816，桥梁段全长1786m，新

建桥梁宽33.5m；全线桥梁墩柱承台共118个，均采用矩形形式；其中22#、23#

为14.6m×9.4m×4m矩形承台共4个。

檀军公路22#、23#承台位于通顺河道内，承台开挖深度约为10m，采用钢板

桩围堰支护施工，围堰设置两层水平支撑体系，围檩结构均为2HM588ｘ300型

钢结构，角撑采用2HM588ｘ300型钢，对撑采用Φ820ｘ10钢管，钢板桩围堰支护示意图详见图1。

图2 钢板桩围堰水平受压示意图图3 钢板桩围堰侧向受压示意图

3.2 侧向受压

若钢板桩围堰在施打安装完成后，需对围堰内土体进行开挖（吸泥）施工，

这时作用在钢板桩围堰外侧的水平压力；则由开挖（吸泥）深度形成的侧向压力

及水位变化形成的侧向压力，逐渐变化；侧向受压分布情况详见图3。

4 监测点布设

3.1 基准点

基准点采用由施工前设计单位提供原现场施工测量控制点，结合现场实际情况；采用同等级进行局部加密。

3.2 工作基点

工作基点建立采用在原有的施工控制网和水准网的基础上进行加密，在22#、23#承台河堤两侧位置加密基准点，联测原有控制网起算点，构成监测局域控制网，采用平面和高程点兼用方式。

图5 钢板桩围堰位移观测点现场布置图

5 监测方法选择

应根据现场施工进度，采用可靠的仪器设备，在关键性部位进行钢板桩围堰

稳定性监测；本文通过常见的三个监测方法进行比较分析，选择有利监测方法；

为施工现场提供有效监测数据及时调整各项施工参数。

5.1 GPS测量

在采用GPS接收机进行监测测量时，虽然RTK测量方便、快捷，但测量精度

过大；无法准确的提供钢栈桥围堰位移情况。如果采用GPS静态测量进行监测时，对外业观测技术要求较高，并要投入大量设备，切测量人员安全风险较大。

5.2 传感器监测

传感器监测，虽然能够及时有效的反应钢板桩围堰内各支撑之间的受力情况，但如果钢板桩围堰整体发生位移时，此方法不能及时反应出来，并且在测量过程

中人员操作频繁，安全风险高。

5.3 全站仪+自贴式反射片

全站仪广泛应用于工程项目建设中，是集水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差测量功能于一体的测量设备，具有精度高、性能稳定；其一次安置仪

器即可完成该测站任务上全部测量工作。全站仪结合自贴式反射片（标准测量模

式精度：2mm+2ppm），既能满足对钢板桩围堰位移稳定性监测精度的要求，还

能够及时、准确的反应钢板桩稳定性情况；在设置观测点时可一次设点长期使用，降低人员操作安全风险。

通过对以上方法的比较，本工程在钢板桩围堰稳定性监测中采用全站仪+自贴式反射片；对钢板桩围堰位移及稳定性进行了监测。

6 钢板桩围堰支护稳定性分析

根据实测水位变化、施工工序进展情况，通过监测数据变化分析，能够及时

了解监测钢板桩围堰的水平位移及稳定情况；本文选取水位变化较大、吸泥施工

及封底阶段为代表进行分析。

表1 监测数据分析表

钢板桩围堰随吸泥深度、水位变化等，监测位移量趋势变化见图6。

图6 钢板桩围堰位移变化趋势图

从钢板桩围堰位移变化趋势图上可以看出，钢板桩围堰位移会随施工深度、水位上升、

流速变化而增大，最大水平位移速率小于2mm/d。

7 结论

本文通过对该市政桥梁工程水中承台钢板桩支护进行监测，得出以下结论：

（1）钢板桩+钢支撑这种围护形式对水中承台基坑施工开挖（吸泥）的水平位移及稳定

性起到很好的控制作用。最大位位移速率出现在第二道钢支撑架设前及水位快速上涨期，承

台封底后位移速率较小，较为稳定。

（2）本文通过采用全站仪+自贴式反射片的方法下对钢板桩围堰进行稳定性监测，既能

保证测量人员相对安全，还能够及时、快速的反应出钢板桩围堰在各种状态下的稳定性情况；为工程施工提供监测数据及时调整各项施工参数，使施工处于最佳状态，此方法值得类似工

程借鉴。

参考文献：

[1] JGJ 120-2012建筑基坑支护技术规程[S],页码P63-66.