
在广州的各类深基坑、河道支护及临时围堰工程中,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。然而,在实际施工过程中,由于运输、吊装、锤击沉桩或长期服役等原因,钢板桩常出现不同程度的桩身缺陷,如局部凹陷、扭曲变形、焊缝开裂或钢材锈蚀等。这些缺陷会显著影响钢板桩的整体结构性能,导致其承载力下降,若在设计与施工计算中未予以合理折减,将可能引发支护结构失稳、基坑坍塌等严重安全事故。
根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120)及相关钢结构设计规范,当钢板桩存在可见或检测确认的结构性缺陷时,应对其抗弯承载力、抗剪能力及整体稳定性进行承载力折减处理。承载力折减的核心在于准确评估缺陷类型、位置、尺寸及其对截面力学性能的影响程度,并据此采用合理的折减系数。
首先,对于常见的局部凹陷或波浪形变形,需通过现场测量确定缺陷区域的最大变形深度和影响长度。一般认为,当凹陷深度超过钢板桩腹板厚度的2倍,或沿桩长方向连续变形长度大于500mm时,应视为显著缺陷。此时可通过有限元分析或等效截面法计算有效截面模量。例如,某型号SP-IV型拉森钢板桩标准截面模量为2040 cm³/m,若某段因挤压导致翼缘局部屈曲,经测算有效截面模量降至1700 cm³/m,则该区段的抗弯承载力应按比例折减至原值的83%左右。
其次,焊接接头缺陷是另一类常见问题,尤其在拼接加长桩或修复旧桩时尤为突出。若焊缝存在未焊透、气孔或裂纹,将显著削弱连接部位的强度与刚度。对此类缺陷,建议依据《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205)进行分级评定。轻微缺陷可不做折减,但中等及以上缺陷应引入焊缝质量折减系数,通常取0.7~0.9,具体数值取决于无损检测结果。同时,在计算整体弯矩分布时,应避免将高弯矩区设置于焊缝位置,必要时增设加强肋板以分散应力。
对于因长期使用或海水侵蚀造成的钢材截面损失,应结合超声波测厚仪数据进行量化评估。当平均壁厚减少超过原厚度的15%时,必须进行承载力折减。例如,原厚12mm的钢板桩若实测最小厚度仅为9.5mm,则截面积减少约20.8%,惯性矩相应降低更多(近似与厚度平方成正比),最终抗弯承载力折减系数可取0.75~0.8。在此基础上,还需考虑疲劳效应和应力集中带来的附加风险。
值得注意的是,承载力折减不仅影响单根桩的设计验算,还会改变整个支护体系的内力重分布。在采用弹性支点法或平面杆系有限元模型进行整体计算时,应对存在缺陷的桩段赋予相应的刚度折减值,而非简单地在最终结果上乘以安全系数。例如,在理正、启明星等常用基坑设计软件中,可通过自定义截面参数输入折减后的截面特性,从而更真实反映结构受力状态。
此外,施工过程中的动态监测也至关重要。应在关键断面布设应变计和位移传感器,实时监控带缺陷钢板桩的工作状态。一旦发现变形速率加快或应力突增,应及时启动应急预案,包括增设内支撑、注浆加固或局部替换受损桩体。
综上所述,广州地区软土地层广泛、地下水丰富,对拉森钢板桩的结构完整性要求更高。面对桩身缺陷问题,不能仅依赖经验判断或保守放大安全系数,而应建立科学的评估流程:即“识别—测量—建模—折减—验证”五步法。唯有如此,才能确保在复杂工况下支护结构的安全可靠。
最后,建议建设单位在施工前对拟使用的钢板桩进行全面体检,优先选用无明显损伤的新桩或经过专业修复认证的旧桩;监理单位应严格把控进场材料验收环节;设计单位则应在计算书中明确标注缺陷处理原则及折减依据,形成闭环管理。通过多方协同,真正实现从“被动应对缺陷”向“主动控制风险”的转变,全面提升广州地区基坑工程的安全水平与技术水平。
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