利用大型鋼板樁加固松軟地基的標準化工法研究

【摘要】松軟地基是土木工程中常見的問題之一，如果不加固，將會對工程的安全穩定造成嚴重影響。大型鋼板樁作為加固松軟地基的一種有效技術，在工程實踐中得到了廣泛應用。本文介紹了松軟地基加固技術的分類和比較，探討了大型鋼板樁加固松軟地基的原理和設計方法，分析了工程應用實例，并提出了工法的優化和改進方案。本文旨在為工程實踐提供參考和指導。

【關鍵詞】大型鋼板樁；松軟地基；加固技術；設計方法

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.06.037

Study on Standardized Construction Method of Strengthening Soft Foundation with Large Steel Sheet Pile

LIU Gaojie

（Chengdu Hydropower Construction Project of

China Water Resources and Hydropower Seventh Engineering Bureau， Chengdu 611130， China）

Abstract： Soft foundation is one of the common problems in civil engineering. If it is not reinforced， it will have a serious impact on the safety and stability of the project. As an effective technology for strengthening soft foundation， large steel sheet pile has been widely used in engineering practice. This paper introduces the classification and comparison of soft foundation reinforcement technology， discusses the principle and design method of large steel sheet pile strengthening soft foundation， analyzes the engineering application examples， and puts forward the optimization and improvement scheme of construction method. This paper aims to provide reference and guidance for engineering practice.

Key words： large steel sheet pile； soft foundation； reinforcement technology； design method

物理加固通常是通過增加可以提高地基承載力的鋼筋混凝土結構來實現的，主要包括樁、梁、板等。其中，樁是在土中嵌入深度較大的鋼筋混凝土柱，以增加地基承載力和穩定性；梁是將混凝土梁置于地基上，通過沉箱法或挖槽法將其固定在地基中；板則是將混凝土板鋪設在地基表面或深入地下，以分散地基上荷載，增加地基承載力和穩定性。

化學加固主要是通過注漿、灌漿等方法來提高地基的承載力。注漿法是在地基內注入特定材料，填充地基孔隙，增加地基的密實度和強度，提高地基的承載力。而灌漿法則是將特定材料灌入地基內，與地基土發生化學反應，形成高強度的固化體，從而提高地基的承載力。

土工加固主要包括排水、加固土層、地下挖掘等方法，通過改善地基土的物理性質來增加地基的承載力。其中，排水是通過排除地下水，減少地基土的水分含量，提高地基土的強度和穩定性。加固土層是通過在地基上加設一層新的強度較高的土層，以提高地基承載力和穩定性。地下挖掘則是將部分地基土體挖掘出來，形成地下空腔，減輕地基土體壓力，提高地基承載力和穩定性。

2.1大型鋼板樁加固松軟地基的原理和適用性

大型鋼板樁加固松軟地基的適用范圍主要包括以下幾個方面。

1）松軟地基加固：松軟地基是指土層的壓縮性和強度較差，容易引起地面沉降和結構變形，影響工程的使用壽命和安全性。通過大型鋼板樁加固，可以使松軟地基在外力作用下受到強有力的支撐和約束，增加地基的承載能力和穩定性。

2）海灘、河床等場地加固：海灘、河床等場地地基松散，容易發生泥石流、滑坡等自然災害，嚴重影響基礎設施建設和社會發展。通過大型鋼板樁加固，可以使地基在外力作用下受到強有力的約束，增加場地的穩定性和安全性。

3）復雜地質條件下的基礎加固：復雜地質條件下的基礎加固難度大，常規加固方法效果不佳，而大型鋼板樁可以根據實際情況進行精確的設計和施工，能夠克服地質條件復雜的限制，使加固效果更加顯著。

2.2大型鋼板樁加固松軟地基的設計方法和參數選擇

大型鋼板樁加固松軟地基的設計方法包括確定鋼板樁的數量、深度、間距等參數。在設計過程中需要充分考慮地基的土性質、荷載條件等因素。參數的選擇應兼顧經濟性、安全性和實用性，確保加固效果達到預期目標。以下是常用的設計方法和參數選擇。

1）土性質的分析：在進行大型鋼板樁加固設計時，需要對地基土體的力學性質進行分析，包括土的類型、密度、含水量、黏性、抗剪強度等指標，以確定鋼板樁的數量和深度。

2）荷載條件的分析：在進行大型鋼板樁加固設計時，需要考慮到建筑物的荷載條件，包括垂直荷載、水平荷載、剪切力等，以確定鋼板樁的間距和布置方式。

3）鋼板樁的型號和規格的選擇：在設計過程中需要選擇合適的鋼板樁型號和規格，以確保加固效果的達到預期目標。不同型號和規格的鋼板樁承受能力不同，可以根據地基的荷載和土的性質選擇合適的鋼板樁。

4）鋼板樁間距和間隔距離的確定：鋼板樁間距和間隔距離的確定是大型鋼板樁加固設計中一個重要的參數選擇。一般情況下鋼板樁的間距在鋼板樁直徑的1.5倍到2倍之間，間隔距離要考慮到鋼板樁的承載能力和荷載條件。

5）鋼板樁施工機械設備的選擇：大型鋼板樁加固地基的施工需要使用鋼板樁挖掘機、鋼板樁振動錘等機械設備，需要根據鋼板樁的尺寸和類型選擇合適的機械設備。

2.3大型鋼板樁加固松軟地基的施工方案設計

大型鋼板樁加固松軟地基的施工方案設計包括樁的定位、鋼板樁的預制和安裝等步驟。施工方案應考慮到工程現場實際情況、鋼板樁的型號和鋼板樁施工的機械設備，確保施工的安全性和高效性。

機械設備并非每個項目都必須全部使用，具體使用情況需要根據實際情況進行調整和決定。同時，在鋼板樁的施工中，應嚴格按照相關標準進行操作，確保施工質量和安全。

鋼板樁布置方案設計：根據現場土層性質和土壤基本力學參數等，采用軟硬相間的布置方式，保證整個地基的整體性和穩定性。同時，在鋼板樁的施工過程中，需要考慮鋼板樁的間距和交錯方式等因素，確保整個地基具有更好的承載力和穩定性。

鋼板樁施工過程：鋼板樁施工過程主要包括打樁、驗樁、鋼板樁加固樁基和樁頂預制梁等。具體流程如下。

1）打樁：在確定好的位置上，使用鋼板樁打入機將鋼板樁打入地下，直到打到設計的標高深度，保證鋼板樁的垂直度和整體性。

2）驗樁：鋼板樁打完后，需要進行驗樁，保證每個鋼板樁的長度、直徑、位置和斜度等滿足設計要求。

3）加固樁基：在鋼板樁打入地下后，將混凝土漿料注入鋼板樁內部，保證鋼板樁和混凝土之間的黏結和穩定性。

4）樁頂預制梁：在每排鋼板樁的頂部，固定鋼筋，并在鋼筋上澆注混凝土，形成樁頂預制梁。預制梁可以將每排鋼板樁之間的力傳遞到梁上，提高整個加固結構的穩定性和強度。

加固效果評估和經驗總結：加固完畢后，對加固效果進行評估，并對施工中出現的問題進行總結，為以后的加固工程提供經驗。

3.1工程案例介紹和分析

深圳灣超級總部基地項目是一個高層建筑群，總建筑面積約為17萬m2，包括兩座高層建筑和兩座裙樓。該項目位于深圳灣畔，地理條件較為復雜，周圍有海水影響，地下水位較高，地基屬于松軟地層。因此，需要進行鋼板樁加固以確保建筑的安全和穩定性。

經過專家和技術人員的評估和設計，采用Φ800鋼板樁作為加固方案，鋼板樁的長度約為40 m。為了保證加固效果，鋼板樁的間距控制在2.5 m左右，每組鋼板樁采用兩個預應力錨索進行加固。

3.2工程加固設計和方案選擇

在鋼板樁加固設計中，需要考慮地基承載力、鋼板樁的數量和長度、鋼板樁的間距和深度、鋼板樁的連接方式等技術問題。鋼板樁的選用應根據地質情況和工程需求進行合理選擇。

在深圳灣超級總部基地項目中，由于地基屬于松軟地層，需要增加鋼板樁的數量和長度，以增強其承載能力。同時，鋼板樁的間距和深度也需要進行合理的設計和布置，以保證其穩定性和堅固性。為了保證鋼板樁的連接性和穩定性，采用了鋼板樁錨桿和預應力錨索進行加固。

3.3工程加固效果評估和經驗總結

鋼板樁加固方案實施后，經過了長時間的觀測和實測，證明其效果良好，達到了設計要求。由于采用了鋼板樁和預應力錨索進行加固，加固效果得到了進一步保證。

在工程加固方案實施過程中，需要考慮環保和安全問題。例如，在施工中需要控制土壤的排放和污染，采用環保材料和工藝。同時，需要采取嚴格的安全措施，保證工人的安全和施工現場的安全。

4.1工法改進和優化方案

針對目前大型鋼板樁加固松軟地基工法中存在的問題，本文提出了鋼板樁的加強設計、預制模具的優化、施工工藝的改進等方案，以提高工法的效率和穩定性。

1）鋼板樁的加強設計：在大型鋼板樁加固中，加強設計可以通過增加鋼板樁的壁厚、設置連接板等措施來提高鋼板樁的抗彎強度和剛度，從而增加地基的承載能力。此外，鋼板樁的材質也可以進行選擇，如采用高強度鋼材料來提高鋼板樁的承載能力。在加強設計時還需要考慮到施工工藝和成本等因素，以保證方案的實用性和經濟性。

2）預制模具的優化：鋼板樁的預制過程中，預制模具的設計和制造對于鋼板樁的質量和成本具有重要的影響。通過對預制模具的優化，可以提高鋼板樁的加工精度和一致性，降低加工成本和人工費用。例如，采用先進的數控加工技術，優化模具設計，使得預制鋼板樁的尺寸和形狀更加精確和一致，從而提高加固效果和經濟性。

3）施工工藝的改進：鋼板樁的安裝施工是大型鋼板樁加固的關鍵環節，其質量和效率對加固效果有著決定性的影響。因此，在施工過程中需要充分考慮地基土壤的性質和周圍環境的影響，并采取相應的措施來保證施工的質量和安全性。例如，在進行振動錘打樁時，應根據不同地質情況和樁的深度選擇不同的振動錘，以減少地面振動和噪聲，避免對周圍環境的影響。同時，施工人員的專業水平和操作技能也是影響施工效果的重要因素，因此需要加強培訓和管理，提高施工質量和效率。

4.2工法的可行性分析

鋼板樁的加強設計可以提高樁的承載能力和穩定性，預制模具的優化可以降低制造成本和提高生產效率，施工工藝的改進可以提高施工安全性和減少工期。這些方案的實施需要結合具體工程實際情況進行設計和調整，以確保工法的可行性和有效性。同時，在方案實施過程中需要加強監測和管理，確保工程質量和安全。

本文綜述了大型鋼板樁加固松軟地基的技術原理、設計方法和工程應用實例，并提出了工法的優化和改進方案。在實際工程中，應根據地質條件和工程要求選擇合適的加固方案，并充分考慮加固效果、施工安全等因素。希望本文對加固松軟地基的工程實踐具有一定的指導意義。

【參考文獻】

[1]趙軍民.房屋建筑中磚砌體抗震加固方法研究[J].磚瓦，2023（6）：74-76，79.

[2]黃珍玉.鋼筋混凝土結構加固方法分析[J].工程建設，2023，55（1）：43-47.

[3]王輝.混凝土小箱梁粘貼鋼板維修加固技術研究[J].交通世界，2023（18）：175-177.

[4]唐楊，張倩萍，王大為，等.基于Midas FEA的某簡支空心板梁橋鋼板加固仿真分析[J].寧夏工程技術，2023，22（1）：62-68.

[5]宋彧，蘇鵬.抗彎承載力加固計算中抗拉強度利用系數變化規律研究[J].建筑結構，2022，52（增刊2）：1845-1849.

【作者簡介】

劉高杰，男，1982年出生，工程師，學士，研究方向為市政工程及水利水電工程。

（編輯：于淼）