在广州地区的基坑支护工程中，拉森钢板桩因其施工便捷、可重复使用、止水性能良好等优点，被广泛应用于地铁、地下管廊、深基坑等项目中。尤其在软土地层或地下水位较高的区域，采用预应力拉锚系统配合拉森钢板桩的支护方式，能够有效控制墙体变形，提高整体稳定性。为确保施工安全与结构可靠，科学合理地进行预应力预紧力计算是整个施工方案中的关键环节。
拉森钢板桩通常通过打入法或振动沉桩法安装，形成连续的挡土止水结构。当基坑深度较大时，仅靠钢板桩自身的抗弯能力难以满足受力要求，需增设多道水平支撑或预应力锚索。其中，预应力锚索通过施加预紧力，主动对支护结构施加反向约束，减小墙体侧向位移，提升整体稳定性。因此，预紧力的准确计算直接关系到支护系统的安全性与经济性。
预应力预紧力的计算应基于极限平衡法和弹性地基梁法相结合的原则进行。首先，需根据地质勘察报告获取土层参数，包括各层土的重度、内摩擦角、黏聚力、地下水位及土压力系数等。在此基础上，采用朗肯土压力理论或库仑理论计算主动土压力与被动土压力分布。对于广州地区常见的淤泥质土、粉砂层及砂质黏性土，需特别注意其低强度、高压缩性和高渗透性的特点，合理选取计算参数。
在确定土压力分布后，利用弹性支点法（m法） 对钢板桩进行内力分析。该方法将土体视为弹性介质，用弹簧模拟土体对桩体的反力，结合边界条件求解桩体的挠曲线方程，进而得到弯矩、剪力和位移分布。通过有限元软件（如理正、Midas GTS或Plaxis）进行数值模拟，可进一步验证手算结果的准确性，并优化支撑布置位置。
预应力锚索的预紧力设计需满足两个核心目标：一是控制墙体最大水平位移不超过规范允许值（一般为基坑深度的0.3%~0.5%），二是确保锚索自身不发生屈服或拔出破坏。根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012）的要求，预紧力的初始施加值通常取锚索极限承载力的50%~70%，并在后续开挖过程中根据监测数据进行二次张拉或补偿张拉。
具体计算步骤如下：
- 确定锚索布置参数：包括锚索层数、间距、倾角、自由段与锚固段长度；
- 计算单根锚索所需承担的水平荷载：依据每层支撑处的土压力合力及结构受力平衡条件；
- 确定锚索轴向拉力设计值：考虑安全系数后，反算所需预紧力大小；
- 验算锚固体抗拔承载力：根据锚固段与土体之间的粘结强度，计算极限抗拔力；
- 进行预应力损失估算：包括锁定损失、松弛损失、土体徐变等因素，适当提高初始张拉力以补偿后期损失。
在广州实际工程中，常采用分阶段开挖、分层支护的方式。例如，在某地铁站深基坑项目中，基坑深度达18米，采用PU40型拉森钢板桩配合三道预应力锚索。第一道锚索设置于地面下2.5米，第二道在8米处，第三道位于13米处。通过有限元模拟与现场监测对比，发现若预紧力过小（低于设计值的60%），墙顶位移可达40mm以上，存在安全隐患；而当预紧力控制在设计值的70%~75%时，最大位移稳定在22mm以内，满足控制要求。
此外，施工过程中必须建立完善的监测体系，包括墙体深层水平位移、锚索应力、周边地表沉降等。一旦发现预紧力显著下降或位移突增，应及时进行补张拉或采取应急加固措施。同时，考虑到广州雨季频繁、地下水活动强烈，还需加强止水措施，防止渗流引起土体流失，影响锚索长期工作性能。
综上所述，广州地区拉森钢板桩支护结构中的预应力预紧力计算，必须结合区域地质特征、基坑深度、周边环境及施工工艺综合考量。通过理论计算、数值模拟与现场监测三位一体的技术手段，确保预紧力既满足结构安全要求，又避免过度设计造成资源浪费。只有在科学计算与精细施工的基础上，才能实现深基坑工程的安全、高效与可持续推进。
