提要：本文主要介绍拉森钢板桩在泵狮山小塘1#污水提升站深基坑中的应用，为深基坑设计提供一种安全、可靠、经济、可行的技术方案。按相关规范进行了支护结构水平位移、周围地面沉降变形、支护结构截面强度计算、支撑内力验算、基坑整体稳定性、基坑抗隆起安全系数、抗倾覆等验算，为计算钢板桩基坑支护的可行性提供可靠的依据。
关键词：钢板桩、深基坑、支护方案、受力分析。
一、前言
拉森钢板桩是一种轻质高强度材料，可重复使用。采用拉森钢板桩作为围护结构具有施工工艺简单、周期短、建设费用便宜等特点，还具有显著的环保效果（大量减少了取土量和混凝土的使用量，有效地保护了土地资源）。拉森钢板桩还兼有止水作用，故近些年拉森钢板在船闸、水闸、围堰、堤坝、桥基、涵洞和下水道等基坑工程中得到广泛应用。本文主要介绍拉森钢板桩在污水提升泵站集水池的深基坑施工中的应用。
二、基坑基本情况和周围环境
佛山市南海区狮山镇小塘污水处理厂配套污水管网—1#污水提升泵站位于南海区狮山镇小塘片区，小塘工业大道西侧。本泵站属于南海区狮山镇官窑污水处理厂截污管网工程范围，污水经该泵站提升后压力管输送到污水处理厂沉砂池进行处理。本工程需要对是污水提升泵站集水池进行基坑设计。基坑长度18.7m，宽度10.6m，深10.8m，属于深基坑。
基坑南侧有一栋单层砖砌体结构建筑，及一栋二层砖砌体结构建筑，距离基坑最小距离14.8m，南侧水平距离6m处有一个直径400mm的污水管道，管顶覆土5m；基坑东侧17.3m有条8m宽的河涌；基坑西侧和北侧均为开阔场地，无建筑物，现场无地下管线及构筑物等；综合判定，本工程基坑等级为二级，按二级基坑设计。基坑总体布置图见图1，基坑计算模型见图2。
图1基坑总体布置图 图2基坑计算模型图
三、地质情况
本基坑位置处的ZK3所反映的地质情况：地表2.7m范围内为素填土，素填土下存在10.5m的淤泥质土，淤泥质土下存在2m厚的粉砂层，粉砂层下为强风化细砂岩。
四、深基坑设计方案
本基坑总开挖深度为10.8m，设计先放坡开挖3m，坡长4.5m，基坑北侧平台宽4.5m，其余侧平台宽2.0m，在平台及放坡面上均铺10cmC10混凝土护坡；在坡顶及坡脚处各设一道35cm×35cm集水沟以便在雨天抽水。放坡后打15m长Ⅳ型钢板桩支护，开挖7.8m，嵌入土层7.2m。为保证坑底的稳定在坑内做格构式水泥搅拌桩坑底加固，设置三道横向支撑，围檩采用双拼40b工字钢焊接而成，支撑采用D500mm钢管δ=12mm。由于地下13.25m范围内均为不透水水性土层，少量的水靠拉森钢板桩止水，局部进入基坑内的水在基坑边设置集水井抽水。基坑四周打12m长水泥搅拌桩加固地基，南侧靠近房屋一侧打两排密排的水泥搅拌桩作为安全防护之用。基坑剖面图见图3。
施工顺序：平整场地至标高4.80m→按图示放坡开挖→换填1m山皮土→拉森钢板桩施工→坑内外水泥搅拌桩施工→开挖至1.20m→安装第一道撑梁→开挖至-1.30m→安装第二道撑梁→开挖至-3.50m→安装第三道撑梁→开挖至基底→浇筑水池底板及四周C15素混凝土待强度达到要求后→拆除第三道撑梁。
图3基坑剖面图
钢板桩设计采用Ⅳ型，钢板桩板宽为400mm，高度为310mm，腹板厚15.5mm，每延米截面面积238cm2，截面抵抗矩W=2040cm3/m，惯性矩I=31600cm4/m。液压打桩机采用振动锤打桩，此机具有液压硬度夹桩装置，能与钢板桩自动作刚性连接，既能打桩又能拔桩。水泥搅拌桩直径500mm，采用二喷四搅的施工工艺，加固体采用42.5R普通硅酸盐水泥，水泥掺量15%，可掺加1%的早强剂；浆液水灰比0.45～0.55，成桩7天桩体无侧限抗压强度应大于0.55Mpa，28天无侧限抗压强度不小于1.0Mpa，桩强度达到1.0Mpa后可开挖基坑。
本工程根据基坑情况从西向东按顺序开挖，分层开挖挖到支撑下30cm后加支撑，机械挖不到的地方人工配合开挖，由一台长臂挖机把土挖上来放到放土区（放土不得超过1m），由另外一台钩机直接装车，人工修土完毕，直至整个挖土工程结束。
五、钢板桩围护基坑计算
采用同济启明星深基坑支挡结构设计计算软件FRWS（版本2008）对钢板桩围护结构进行了支护结构水平位移、周围地面沉降变形、支护结构截面强度计算、支撑内力验算、基坑整体稳定性、基坑抗隆起安全系数、抗倾覆等验算，计算结果分列如下：
5.1支护结构水平位移计算：经计算基坑基坑顶部观测点侧向位移34.8mm；
5.2地表沉降计算：地面最大沉降量39.3mm；
5.3钢板桩强度计算：
桩身受弯设计值为：290.4kN；计算最大应力：142.4Mpa；抗弯强度：210.0Mpa
满足要求。
5.4整体稳定计算：
滑动圆心：（-3.83，-0.53）m；滑动半径：18.82m；下滑力：1650.9kN/m；抗滑力：2787.9kN/m
满足要求。
5.5整体稳定计算：
整体稳定安全系数：1.689；要求安全系数：1.30
满足要求。
5.6抗隆起计算：
抗隆起力矩:1527.49；隆起力矩:606.59；坑底抗隆起稳定安全系数:2.52
要求安全系数:2.00。
5.7抗倾覆计算：
合力：1571.2kN/m；合力作用点深：11.76m；抗倾覆稳定安全系数为:1.52
要求安全系数为:1.10。
5.82Ⅰ40b工字钢腰梁内力计算
腰梁承受最大弯矩为：483kN.m；最大轴力：1436kN；
计算最大应力：200.9Mpa；抗弯强度：210.0MPa
满足要求。
5.9φ500×12支撑内力计算
腰梁承受最大弯矩为：218kN.m；最大轴力：1436kN；
计算最大应力：133.3Mpa；抗弯强度：210.0MPa
满足要求。
六、深基坑设计方案比较
此基坑也可采用钻孔灌注桩设计方案，钻孔灌注桩桩径1000mm，桩长20m，间距1200mm；灌注桩外侧布置两排水泥搅拌桩止水，桩径550mm，桩长12m，间距400mm，梅花型布置。灌注桩顶设1.2m×1.0m的冠梁，冠梁上设第一道支撑，共设置3道横向支撑，另外在坑底进行格构式水泥搅拌桩坑内加固。经比较采用拉森钢板桩的设计方案可比钻孔灌注桩的设计方案节约造价40%。
七、基坑监测
根据《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009要求，基坑应监测内容为：1.墙顶竖向位移；2.各层围檩水平位移；3.坑底隆起量；4.支护结构水平位移；5.地下水位；6.周围建筑物、地下管线变形；7.周围建筑物裂缝。二级基坑顶部观测点侧向位移报警值=40mm，极限值50mm；基坑顶部观测点垂直沉降变形报警值=30mm，极限值40mm；基坑底部隆起变形报警值=20mm，极限值30mm。基坑变形速度较快，如每天变形超过5mm时，每天必须观测2～3次，若出现连续3天每天的变形都在5mm左右，应及时通知监理、设计和施工人员，报告监测结果，同时停止继续开挖，做好坑内变形部位反压荷载、坑外地面相应部位卸载的准备工作。
八、结论
通过对深基坑进行计算分析，各项指标均能满足《建筑基坑支护工程技术规程》DBJ/T15-20-97的要求；拉森钢板桩支护方案与钻孔灌注桩的支护方案进行经济比较，拉森钢板桩支护方案可降低工程造价约40%，大大节约了工程投资。因此拉森钢板桩作为一种安全、可靠、经济、可行的方案值得大力推广。
参考文献
1、《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009
2、《建筑基坑支护工程技术规程》DBJ/T15-20-97
3、李茜付乐《简明地下结构设计施工资料集成》，中国电力出版社，2005年5月
