鋼管樁與拉森鋼板的基坑支護結構技術研究

宋東清

（南京市浦口新城開發建設有限公司，江蘇 南京 211800）

基坑支護的主要是通過排樁，樁撐、樁錨等，加固基坑，進而起到提高基坑穩定性的作用。為保證基坑重要系數能夠達到安全等級，基坑支護結構設計的合理性能夠起到決定性作用[1]。在我國，以往針對基坑支護結構技術的研究中，主要是通過混凝土結構支護基坑，但傳統基坑支護結構技術在實際應用中存在支護軸力低的問題。由此可見，傳統基坑支護結構技術中存在明顯不足有待改進，鋼管樁的主要結構包括；鋼管、企口榫槽、企口榫銷，能夠對基坑起到支護作用。拉森鋼板作為綠色建筑材料中的一種，近年來受到建筑行業的大力追捧，其主要形狀為U型，適用于建橋圍堰、大型管道鋪設等方面，也能夠起到一定的支護作用。不僅如此，拉森鋼板具備極高的防水能力，具有高質量的優勢。為了解決傳統基坑支護結構技術中存在的不足，本文以基坑支護結構技術作為此次課題的研究對象，通過鋼管樁與拉森鋼板的應用，提出對基坑支護結構技術的優化設計，本文技術致力于從根本上提高基坑支護結構軸力，進而為基坑支護結構技術的優化設計提供理論支持。

1 鋼管樁與拉森鋼板的基坑支護結構技術

1.1 計算基坑鋼管樁支護內力

本文在基坑支護結構技術設計中，引進鋼管樁，針對基坑支護在鋼管樁結構參數計算上的優化主要在于，將以往使用的靜力平衡法替換為假想梁法，假想梁法作為國內外針對基坑支護結構參數計算中最先進的計算方法，相比于傳統靜力平衡法具有明顯的計算精度高的優勢[2]。運用假想梁法計算鋼管樁支護結構參數的具體流程為：首先，可以假設在基坑支護過程中鋼管樁支護中擋墻在基底以下存在一個假想鉸組織結構，該結構主要起到劃分作用；在此基礎上，利用假想鉸對假想梁進行劃分；最后，通過假想較位移計算鋼管樁支護結構參數。針對基坑支護過程中鋼管樁支護結構進行計算方式上的優化，采用國內外中最為先進的假想梁法進行計算。使用假想梁法對深基坑支護結構參數進行計算。在此過程中，結合庫倫土壓力理論，設鋼管樁支護的內力為E，則有公式（1）。

在公式（1）中，g指的是鋼管樁支護結構長度，單位為m；H指的是鋼管樁支護結構假想點位置；K指的是鋼管樁支護結構基坑圍護中擋墻基底假想鉸組織結構與地面之間的夾角。基于公式（1），可以得出鋼管樁支護的內力，在內力能夠承載的范圍內設計鋼管樁支護結構參數[3]。通過設計鋼管樁支護結構，致力于滿足基坑支護結構的實際需求。

1.2 計算基坑支護拉森鋼板支護結構參數

在計算基坑鋼管樁支護內力后，還需要在基坑支護結構中引進拉森鋼板，進一步對基坑起到穩定支護作用。在此基礎上，計算基坑支護拉森鋼板支護結構參數，設其目標函數為T，詳見公式（2）。

公式（2）中，Y指的是拉森鋼板的結構長度，單位為m；E指的是基坑基本支護結構假想點位置；R指的是基坑土質孔隙率。通過公式（2），得出基坑支護拉森鋼板支護結構參數。在計算基坑支護拉森鋼板支護結構參數的過程中，必須精確假想點位置，防止由于假想點位置不準確造成基坑支護拉森鋼板支護結構參數設定誤差大的問題。

1.3 采用拉森鋼板加固基坑支護結構

以上述計算得出的基坑支護拉森鋼板支護結構參數為依據，采用拉森鋼板加固基坑支護結構。基于基坑支護難度大的特點，在應用支護技術時，要盡可能的選擇與施工圖紙匹配度最高的支護類型作為一級支護內容。本文通過采用拉森鋼板加固基坑支護結構，在原有復合頂板錨網索主體結構側墻的基礎上設置拉森鋼板，加固頂板錨網索。采用拉森鋼板加固基坑支護結構的主要作用是保證支護地層的穩定性，將支護框架區間設置為支護影響區。通過安置旋噴樁止水帷幕雙管，并在地面進入隔水層至少1m處進行注漿加固，以此分析采用拉森鋼板加固基坑支護結構的應用效果。針對采用拉森鋼板加固基坑支護結構處理區地層加固所需的注漿量，可以根據注漿量理論建筑空隙表達式進行計算。設加固所需的注漿量為V，可得公式（3）。

公式（3）中，L指的是拉森鋼板框架區間環寬，單位為m；D1指的是基坑開挖直徑，單位為m；D指的是拉森鋼板外徑，單位為m。通過公式（3），在得出加固所需注漿量的基礎上，對注漿速度進行計算。設加固注漿速度為，可得公式（4）。

公式（4）中，N指的是掘進速度，單位為mm/min。根據公式（4）得出的具體數據，通過采用拉森鋼板加固基坑支護結構，為基坑支護提供良好的土層環境。因此，通過基坑支護結構技術中的拉森鋼板，能夠起到加固復合頂板錨網索的應用效果。

1.4 設計一次基坑支護結構

采用拉森鋼板加固基坑支護結構的基礎上，通過設計一次基坑支護結構，制定該基坑支護方案。一次支護結構作為本文設計技術下的基本結構，需要結合兩點主要參考條件，即為：基坑掘進條件以及基坑基本支護條件。基坑掘進條件中包括：挖掘機型號、掘進速度以及土質條件；基坑基本條件中包括：基坑尺寸參數以及基坑巖性等。本文采用耦合支護的方案，共包括3點主要內容：第一點為，在基坑支護中，一次支護結構的設計必須與施工圖紙具有極高的適配度；第二點為，在挑選一次支護結構的材料時，必須重視材料的防水性，盡可能使用環保型綠色材料，針對此方面拉森鋼板能夠滿足；第三點為，在設計一次支護結構的材料時，一定要考慮到其性價比。綜合上述3點主要內容，最大限度上保證一次基坑支護結構設計的科學性。

1.5 設置二次基坑支護結構

以計算得出的一次基坑支護結構參數為依據，通過設置二次基坑支護結構，致力于滿足基坑基本支護的實際需求。在對基坑支護結構技術的設計過程中，應將對二次基坑支護結構的臨時支撐作為支護的關鍵環節。為了提升支護裝置的強度，本章采用左旋筋螺紋材質的錨桿作為臨時支撐主要裝置，在此行為實施過程中，考慮到施工行為會受到多種外界條件因素與環境因素的影響，受到影響后臨時支撐會受到自身重力的影響，出現塌陷的問題。為了降低上述提出問題的出現概率，持續選擇120.0型號的鋼筋作為臨時支撐裝置的材料，并結合此種材料的支撐行為，對其支撐行為發生過程中的示意圖進行描述。如下圖1所示。

圖1 支撐行為發生過程示意圖

結合上述圖1所描述的示意圖，為了在此基礎上那個推升支撐結構的安全性與穩定性，可借鑒三角形穩定結構，建立一個穩定結構體系，對臨時支撐進行穩定結構規劃。在完成對整體結構的規劃與設計后，選擇對鋼管樁進行焊接處理，焊接過程中，使用至少20.0mm直徑的鋼管對其進行支撐，并使用至少100.0mm直徑的橫管作為鋼筋支撐網，對支護結構進行跨度連接，確保整體結構的穩定性與封閉性。以此，實現基于鋼管樁與拉森鋼板的基坑支護，完成該項技術設計。

2 實例分析

2.1 實驗準備

構建實例分析，內容為基坑支護結構設計。本次實驗對象為某基坑，針對該基坑土層的物理學參數具體內容，詳見表1。

表1 該基坑土層物理學參數

結合表1信息，為該基坑土層物理學參數。在此基礎上，首先，將本文設計技術設為實驗組，采用鋼管樁與拉森鋼板對該基坑執行支護，通過matalb軟件測得其支護軸力。而后，將傳統技術設為對照組，同樣對該基坑執行支護，通過matalb軟件測得其支護軸力。通過上述可知，本次實例分析中，設置對比指標為支護軸力，支護軸力能夠體現出該技術對基坑的支護強度，支護軸力越高證明該技術的支護穩定性越好。

2.2 實驗結果分析與結論

支護軸力實驗數據，詳見表2。

表2 支護軸力對比表

通過表2可知，本文設計技術下，支護軸力能夠相比于對照組具有明顯的提升效果，證明此次技術設計在現實應用中的可行性，具有現實應用價值。

3 結語

本文通過實例分析的方式，證明了設計基坑支護結構技術在實際應用中的適用性，以此為依據，證明此次優化設計的必要性。因此，有理由相信通過本文設計，能夠解決傳統基坑支護結構設計中存在的缺陷。但本文同樣存在不足之處，主要表現為未對本次支護軸力測定結果的精密度與準確度進行檢驗，進一步提高支護軸力測定結果的可信度。這一點，在未來針對此方面的研究中可以加以補足。還需要對基坑的優化設計提出深入研究，以此為提高基坑支護結構設計的綜合質量提供建議。