钢板桩支护技术规程

1总则

1.0.1为了在钢板桩支护设计与施工中做到安全适用、技术先进、保护环境、

经济合理、确保质量，制定本规程。

1.0.2本规程适用于云南省一般地质条件下和软土层条件下临时支护钢板桩结

构的设计与施工。水工构筑物中的钢板桩工程也可参考执行。

1.0.3钢板桩支护设计与施工，应综合考虑工程地质条件、周边环境要求、建

（构）筑物主体及地下结构要求、施工季节变化、钢板桩材料及支护结构使用期

等因素，因地制宜、合理选型、优化设计、精心施工、严格监控。

1.0.4钢板桩支护工程除应符合本规程的规定外，尚应符合现行国家和地方有

关标准的规定。

总则条文说明

为了便于送审稿评审，本稿在某些条款之后列出该条文的编制说明，并以蓝

色字标示，当本规程通过批准后，其内容将作为条文说明，集中放置在全部条文

之后。

1总贝

1.0.1本条款明确了制定本规程的目的和指导思想。本规程与相关的规范、规

程和标准进行了合理的分工和衔接，执行时向应符合相关规范、规程和标准的规

定。

与本规程有关的现行国家规范、规程和标准主要有：

1《建筑基坑支护技术规程》JGJ120。

2《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497；

3《建筑地基基础设计规范》GB50007；

4《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202；

5《钢结构设计规范》GB50017；

6《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205o

I

2术语和符号

2.1术语

2.1.1钢板桩墙steelsheetpilewall

由各种钢板桩或组合钢板桩组成的墙体。

2.1.2周边环境surroundingsaround

钢板桩施工及使用阶段，与施工及使用相互影响的周边既有建（构）筑物、

道路、地下设施、地下管线、岩土体及地下水体等的统称。

2.1.3支护钢板桩supportingsteelsheetpile

地下工程施工所设的临时性钢板桩支护结构。

2.1.4冷弯成形钢板桩coldformedsheetpilling

以热轧带钢为原料，经辑式成形机组冷弯成形加工的产品，其两侧的锁口或

弯边可相互连接或搭接，以形成一种连续桩墙结构。

2.1.5热轧钢板桩hotrolledsteelsheetpiling

2.1.6支护结米勾retainingprotectivestructure

支挡或加固基坑侧壁的承受荷载的结构。

2.1.7锚杆anchor

一端与围护体系联结，另一端锚固在土层或岩层中的承受围护体系传来荷载

的受拉杆件。

2.1.8支撑bracing

基坑内用以承受围护体系传来荷载的构件或结构体系。

2.1.9冠梁cappingbeam

设置在围护体系顶部并与围护体系连接的用于传力或增加围护体系整体刚

度的梁式构件。

2.1.10监测点monitoringpoint

直接或间接设置在被监测对象上能反映其位移变化和内力变形特征的观测

点。

2.11工作基点operatingcontrolpoint

2

作为直接测定监测点的相对稳定的测量控制点。

2.1.12基准点benchmark

在变形监测中，作为测定工作基点和监测点依据的、需长期保存和稳定可靠

的测量控制点。

2.1.13监测频率frequencyofmonitoring

单位时间内的监测次数。

2.2符号

2.2.1作用和作用效应

Eak、Epk----主动土压力、被动土压力标准值；

G——支护结构和土的自重；

M—弯矩设计值；

Mk——作用标准组合的弯矩值；

N一轴向拉力设计值或轴向压力设计值；

Nk——作用标准组合的轴向拉力值或轴向压力值；

Ra——支点力，为每米宽钢板桩墙的拉杆拉力标准值；

P°k、Pak、Ppk——静止土压力强度、主动土压力强度和被动土压力强度标准值;

P0—基础底面附加压力的标准值；

qo---地面均布荷载；

Sd―荷载基本组合的效应设计值；

Sk——荷载标准组合的效应设计值；

V—剪力设计值；

%——荷载标准组合的剪力值；

f--钢材的强度设计值；

2.2.2材料性能和抗力

C一正常使用极限状态下支护结构位移或建筑物基础、地面沉降的限值;

c一土的粘聚力；

(P——土的内摩擦角；

Rk——锚杆或土钉的极限抗拔承载力标准值；

Rd——结构构件的抗力设计值；

3

y——土的天然重度；

心——地下水的重度。

2.2.3几何参数

A——每延米钢板桩的截面面积；

^每延米钢板桩的弹性抵抗矩；

卜---腹板最小厚度；

tf---翼缘最小厚度；

b——截面宽度；

d一桩、锚杆、土钉的直径或基础埋置深度；

h一基坑深度或构件截面高度；

2a——拉杆间距；

/b——腰梁悬臂段长度；

a——锚杆、土钉的倾角或支撑轴线与水平面的夹角。

2.2.4设计参数和计算系数

K——安全系数；

Ko——静止土压力系数；

Ka——主动土压力系数；

Kp——被动土压力系数；

KQ——抗倾覆安全系数；

外一作用基本组合的综合分项系数；

yo—支护结构重要性系数；

yGQ——综合分项系数。

4

3基本规定

3.1设计原则

3.1.1钢板桩基坑支护设计应规定其设计使用期限。除特殊要求外，各种临时

性支护结构均应保证安全和正常使用期限不少于一年。对使用期限超过二年的基

坑，应进行安全评估并根据具体情况采取适当的加强措施。

3.1.1钢板桩支护设计时应确定支护结构的使用期限，并应在设计文件中加以

明确规定。本规程所指使用期限为基坑开挖开始至基坑回填完成的时间。若施工

时间超过设计使用期限未完成施工的基坑，应进行安全评估并根据具体情况采取

适当的加强措施。基坑安全评估的内容包括：基坑的稳定性、构件的承载能力、

重新复核周边环境保护对应的控制指标、设计条件是否改变等。

3.1.2基坑支护应满足下列功能要求：

1保证基坑周边建（构）筑物、地下管线、道路的安全和正常使用；

2保证主体地下结构的施工空间。

3.1.2本条款明确了基坑支护应满足的功能要求，按现行国家行业标准《建筑

基坑支护技术规程》JGJ120的有关规定执行。

3.1.3钢板桩基坑支护设计时，应综合考虑基坑周边环境和地质条件的复杂程

度、基坑深度等因素，按表3.1.3采用支护结构的安全等级。对同一基坑的不同

部位，可采用不同的安全等级。

表3.1.3支护结构的安全等级

安全等级破坏后果

支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构

一级

施工安全的影响很严重。

支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构

二级

施工安全的影响严重。

支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构

三级

施工安全的影响不严重。

3.1.3本条款及表3.1.3依据国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB

50153对结构安全等级确定的原则，以破坏后果严重程度，将支护结构划分为三

5

个安全等级。

3.1.4基坑支护结构应满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计计算

和验算要求，与主体结构相结合的基坑支护结构的设计计算除应符合本规程规定

外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

1承载能力极限状态：

1）支护结构和地基稳定性验算：包括支护结构的整体稳定性、抗倾覆稳

定性、坑底抗隆起稳定性、抗水平滑动稳定性、抗渗流稳定性和抗承压水稳定性

等；

2）所有支护结构构件均应进行承载能力计算。

2正常使用极限状态计算或验算；

1）支护结构的计算变形应满足支护结构正常使用和基坑工程环境保护要

求所对应的变形控制指标；

2）支护结构有耐久性要求时，应验算支护结构构件的裂缝宽度满足限值

规定。

3.1.5支护结构、基坑周边建筑物和地面沉降、地下水控制的计算和验算应采

用下列设计表达式：

1承载能力极限状态

1）支护结构构件或连接因超过材料强度或过度变形的承载能力极限状态

设计，应符合下式要求：

y0SdRd（3.1.5-1）

式中：yo—支护结构重要性系数，应按本规程第3.1.6条的规定采用；

Sd——作用基本组合的效应（轴力、弯矩等）设计值；

Rd—结构构件的抗力设计值。

对临时性支护结构，作用基本组合的效应设计值应按下式确定：

Sd=/FSk（3.1.5-2）

式中：7F—作用基本组合的综合分项系数，应按本规程第3.1.6条的规定采

用；

2——作用标准组合的效应。

2）整体滑动、坑底隆起失稳、挡土构件嵌固段推移、锚杆与土钉拔动、

支护结构倾覆与滑移、土体渗透破坏等稳定性计算和验算，均应符合下式耍求:

6

殳2K(3.1.5-3)

Sk

式中：Rk——抗滑力、抗滑力矩、抗倾覆力矩、锚杆和土钉的极限抗拔承载力

等土的抗力标准值；

Sk——滑动力、滑动力矩、倾覆力矩、锚杆和土钉的拉力等作用标准值

的效应；

K---安全系数。

2正常使用极限状态

由支护结构水平位移、基坑周边建筑物和地面沉降等控制的正常使用极限

状态设计，应符合下式要求：

5广。(3.1.5-4)

式中：Sd——作用标准组合的效应(位移、沉降等)设计值；

C一支护结构水平位移、基坑周边建筑物和地面沉降的限值。

3.1.6基坑支护结构应采用以分项系数表示的极限状态设计表达式进行计算：

1基坑稳定性验算的荷载效应组合，应按承载能力极限状态下荷载效应的

基本组合，作用分项系数为1.0,抗力限值采用以抗力分项系数表达的设计限值;

2基坑支护结构构件承载能力计算的荷载效应组合，应按承载能力极限状

态下荷载效应的基本组合，作用分项系数不小于L25,抗力限值采用结构设计

限值；

3基坑支护结构构件正常使用极限状态计算的荷载效应组合，应采用荷载

效应的标准组合，抗力限值可根据相关规范采用经验或结构设计限值；

4对安全等级为一级、二级、三级的支护结构，其结构重要性系数分别不

应小于1.1、1.0、0.9o

3.1.7支护结构重要性系数与作用基本组合的效应设计值的乘积(yoSd)可采用

下列内力设计值表示：

弯矩设计值M

M=rorF^k(3.1.7-1)

剪力设计值v

V="FK(3.1.7-2)

轴向力设计值N

7

N=yoyPNk(3.1.7-3)

式中：M——弯矩设计值(kN.m)；

林——作用标准组合的弯矩值(kN.m)；

V一剪力设计值(kN)；

Vk—作用标准组合的剪力值(kN)；

N一轴向拉力设计值或轴向压力设计值(kN)；

Nk——作用标准组合的轴向拉力或轴向压力值(kN)o

3.1.8钢板桩支护结构的水平位移控制值、建筑物的沉降控制值应按不影响其

正常使用的要求确定，并应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB

50007中对地基变形允许值的的规定；当基坑开挖影响范围内有地下管线、地下

构筑物、道路时，支护结构水平位移控制值、地面沉降控制值应按不影响其正常

使用的要求确定，并应符合现行相关标准对其允许变形的规定。

3.1.9钢板桩支护应按实际的基坑周边建筑物、地下管线、道路和施工荷载等

条件进行设计。设计中应提出明确的基坑周边荷载限值、地下水和地表水控制等

基坑使用要求。

3.1.10钢板桩支护设计应满足下列主体地下结构的施工要求：

1支护侧壁与主体地下结构的净空间和地下水控制应满足主体地下结构及

其防水的施工要求；

2钢板桩与锚杆作用时，锚杆的锚头及腰梁不应妨碍地下结构外墙的施工;

3钢板桩与内支撑作用时；内支撑及腰梁的设置应便于地下结构及其防水

的施工。

3.1.11格形钢板桩设计与施工应按现行行业标准《格形钢板桩码头设计与施工

规程》JTJ293的相关规定执行。

3.2岩土工程勘察

3.2.1工程勘察应解决下列主要问题：

1查明场区及周边不良地质作用、分布范围、发展趋势和危害程度，提出

整治方案的建议；

2查明场地地层成因类型、分布规律及工程特性，提供基坑支护设计、施

工所需的有关参数；对特殊性土、埋藏的河道、沟浜、防空洞、孤石等，应评价

8

其对基坑工程的影响；

3查明地表水体的分布及地下水的类型、埋藏条件、水位、补排关系，土

层的渗透性；

4对基坑支护方案、地下水的降排方案及施工监测提出建议；

5了解当地基坑工程的经验，包括常用的基坑支护形式及地下水控制的方

法，曾经发生的基坑工程事故及其原因。

3.2.2基坑工程的岩土工程勘察应符合下列规定：

1勘察范围应根据基坑开挖深度及场地的岩土工程条件确定，勘察的平面

范围宜超出开挖边界外开挖深度的（2-3）倍，在深厚软土区，勘察范围尚应适

当扩大。在基坑外侧，勘察手段以调查研究、搜集已有资料为主，复杂场地和斜

坡场地应布置适量的勘探孔；

2勘探孔应沿基坑边布置，间距宜取15m〜25m,当地质条件较复杂时，

宜适当加密勘探点；

3勘探孔深度宜为基坑开挖深度的（2〜3）倍，在此深度内遇到坚硬黏性

土、碎石土和岩层，可根据岩土类别和支护设计要求减少深度。基坑面以下存在

软弱土层或承压含水层时，勘探孔深度应穿过软弱土层或承压水含水层；

4当初步基坑支护方案采用钢板桩时，若地质条件较为复杂时，应针对钢

板桩的可沉桩性沿支护边线进行补勘，并应符合下列规定：

1）勘探孔深度宜超出预计板桩深度3m〜5m,间距宜取8m〜12m,若相

邻钻孔土质成分相差较大，应在两钻孔间进行补孔；

2）勘探及必要的试验完成后应及时对勘探孔进行回填；

3）补勘主要探明在沉桩范围内粒径大于20mm的圆砾、角砾、卵石、孤

石、漂石等的含量、硬度及分布等情况；

4）根据沉桩范围内的大直径硬质土的含量及性质，提出有效的钢板桩沉

桩辅助措施。

5应按现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021的规定进行原位测

试和室内试验并分层统计各层土的物理力学性质指标；对主要土层和厚度大于

2m的素填土，土的抗剪强度指标类别应符合下列规定：

1）对地下水位以上的黏性土、黏质粉土，土的抗剪强度指标应采用三轴

固结不排水抗剪强度指标Ccu、au或直剪固结快剪强度指标&q、Scq；对地下水

位以上的砂质粉土、砂上、碎石土，土的抗剪强度指标应采用有效应力强度指标

9

c\9'；

2）对地下水位以下的黏性土、黏质粉土，可采用土压力、水压力合算方

法；此时，对正常固结和超固结土，土的抗剪强度指标应采用三轴固结不排水抗

剪强度指标Ccu、9cu或直剪固结快剪强度指标Ccq、化q,对欠固结土，宜采用有

效自重压力下预固结的三轴不固结不排水抗剪强度指标Cuu、9uu；

3）对地下水位以下的砂质粉土、砂土和碎石土，土的抗剪强度指标应采

用有效应力强度指标C'、,，对砂质粉土，可采用三轴固结不排水抗剪强度指标

Ccu、Scu或直剪固结快剪强度指标Ccq、化q。

6全风化岩中开挖的基坑,可按土层基坑来进行勘察，土的抗剪强度指标，

宜采用现场剪切试验确定;其它风化程度的岩体基坑，应查明岩体的岩性、产状、

风化程度、结构面的类型、力学性质、发育程度、闭合状态、充填与充水情况,

各结构面组合关系及软质岩石开挖暴露后性能恶化对基坑稳定性的影响；

7水文地质勘察应符合下列要求：

1）查明各含水层和隔水层的埋藏条件，地下水类型、流向、水位及其变

化幅度，当场地有多层对工程有影响的地下水时，应分层量测地下水位，并查明

互相之间的补给关系；

2）雨季时场地周围地表水汇流和排泄条件；

3）当基坑需要降水时，宜采用抽水试验测定各含水层的渗透系数和影响

半径；勘察报告中应提出各含水层的渗透系数。

3.2岩土工程勘察

3.2.21~3勘探点控制深度既要满足基坑开挖支护设计要求，同时也要满足

纯地下室地段桩长设计（抗浮）要求。当基坑面以下有承压水时，由于在基坑开

挖后坑内土自重压力减少，应考虑是否会产生含水层水压力作用下顶破上覆土层

的突涌破坏勘探孔深度应能满足测出承压含水层水头的需要。

5土体抗剪强度指标的选取是支护结构设计中至关重要的部分，合理地选

用c、8值是决定基坑工程安全性和经济性的关键。从国家规范到其他行业相关

规范以及各地方标准，一致规定选择三轴试验指标，当有当地工程经验时可采用

直剪试验指标。考虑到三轴试验受力明确，又可控制排水条件，直剪试验被三轴

试验取代仍是今后的发展趋势，且国际上均采用三轴试验强度指标，本细则也规

定首选三轴试验指标。对于要求水土分算的砂土、粉土，可采用三轴固结不排水

试验。

10

7勘察完成后，应对勘察孔进行有效的回填。

3.3环境调查

3.3.1钢板桩支护设计前，应查明下列周边环境条件：

1基坑周边3倍开挖深度范围内的既有建筑物的结构类型、层数、位置、

地基基础形式和尺寸、埋深、使用年限、完好程度和用途等；

2各种既有地下管线、地下构筑物的类型、位置、尺寸、埋深等；对供水、

污水、雨水等地下输水管线，尚应包括其使用状况及渗漏状况；

3基坑周边道路的类型、位置、宽度、道路行驶情况、最大车辆荷载等；

4基坑开挖与支护结构使用期内施工材料、施工设备等临时荷载情况；

5对邻近基坑的支护结构、降水、回填情况进行了解；

6查明基坑附近的河道、水沟、水塘等地表水体和暗塘、暗沟的位置、范

围、规模、水深（埋深）以及与地下水的联系等。

3.3环境调查

3.3.1本条款强调基坑周边环境条件是钢板桩支护结构设计的重要依据之一，

钢板桩支护的作用主要是保护其周边环境不受损害和保证建筑地下结构的顺利

实施，同时基坑周边既有建（构）筑物荷载会增加作用在支护结构上的荷载，钢

板桩支护结构的施工也需要考虑周边建筑物地下室、地下管线、地下构筑物等的

影响。实际工程中因对基坑周边环境因素缺乏准确了解或忽视而造成的工程事故

经常发生，为使基坑钢板桩支护设计具有针对性，应查明基坑周边环境条件，并

按这些条件进行设计，施工时应防止对其造成损坏。

3.4结构选型

3.4.1钢板桩支护结构形式应根据周边环境、地质条件、支护深度、施工条件、

使用要求和工期等因素，经技术与经济比较综合确定。

3.4.2常用的钢板桩按截面形式可分为Z型桩、U型桩、H型桩、直腹式桩等，

常用的截面形式见附录A。

3.4.3根据结构的受力、变形结构特性等，钢板桩支护常用的结构形式有锚拉

式钢板桩、内支撑式钢板桩、悬臂式钢板桩和格形钢板桩等。结构选型应符合下

列规定：

1支护结构周边环境对钢板桩变形位移要求较高、内侧无法设置内支撑系

统时，可采用锚拉式钢板桩;

11

2支护结构外侧场地狭窄、设置锚定结构有困难、周边环境对钢板桩变形

计位移有一定要求时，可采用内支撑式钢板桩结构；

3支护高度较小、地面荷载不大且对位移要求不高的情况，可采用悬臂式

钢板桩结构；

4格形钢板桩结构选型应按现行行业标准《格形钢板桩码头设计与施工规

程》JTJ293的相关规定执行。

3.4.4钢板桩按材质可分为热轧钢板桩和冷弯钢板桩2种，其材质及力学性能

指标见附录B,其型号及技术参数见附录C,钢板桩截面尺寸、截面面积、理论

重量、及截面特性见附录D,钢板桩的容许误差、允许偏差及最大轧制长度见附

录Eo

3.4.5钢材按质量等级可分为A、B、C、D、E五个等级，牌号有Q345、Q390、

Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690。

12

4钢板桩支护结构设计方法

4.1设计原则

4.1.1钢板桩设计应满足下列要求：

1钢板桩对于所承受的侧向荷载，必须具有足够的强度和刚度，必要时应

进行验算；钢板桩的支撑体系应进行合理的布置，支撑构件应具有足够的强度和

刚度；

2在基坑开挖期间，应具有足够的安全性来预防基坑土体剪切破坏和丧失

稳定性；应具有抗倾覆和抗滑动的稳定性；应满足抗渗稳定性要求，并防止流砂

或管涌等现象发生；若侧向钢板桩所产生的侧向位移不受严格限制时，可允许桩

侧部分土体到达极限平衡状态；

3侧向位移不超过该项工程所要求的限定值。同时，桩外有重要地下设施

时，宜进行钢板桩侧向位移的计算和监测，以免影响周围环境。

4.1.2钢板桩支护设计应包括以下内容：

1荷载计算；

2材料的选取及支护结构选型；

3支护结构稳定性计算；

4承载能力和变形计算；

5止水设计；

6防腐设计；

7施工技术方案及环境保护要求；

8施工安全监测要求。

4.1.2本条款明确了钢板桩支护设计时包含的内容，该内容为本规程具体阐述

的对象。在本规程第四章钢板桩支护结构设计方法中具体讲述了荷载计算、结构

分析、稳定性验算、构件设计；在第五章钢板桩施工中对止水、防水做出了相关

规定；第六章钢板桩施工检测与监测中多施工安全监测提出了相关规定。

4.1.3钢板桩结构、基坑周边建筑物和地面沉降、地下水控制的计算和验算可

参照本规程第3.1.5条的相关规定。

4.1.4钢板桩结构重要性系数与作用基本组合的效应设计值的乘积（7（）5d）可采

用内力设计值表示，具体可参照本规程第3.1.7条的相关规定。

13

4.1.5钢板桩支护结构按平面结构分析时，应按基坑各部位的开挖深度、周边

环境条件、地质条件等因素划分设计计算剖面。对每一计算剖面，应按其最不利

条件进行计算。对电梯井、集水坑等特殊部位，宜单独划分计算剖面。

4.1.6土压力及水压力计算、土的各类稳定性验算时，土、水压力的分、合算

方法及相对应土的抗剪强度指标类别应符合本规程第3.2.2条的相关规定。

4.1.7钢板桩入土深度（从开挖面以下算起）应同时满足下列各项要求：

1满足钢板桩平衡条件的需要，防止钢板桩产生整体倾覆、滑动而丧失稳定

性；

2防止基坑底部土体丧失整体稳定性，并防止基坑土体产生流砂或管涌等事

故；

3满足抗渗稳定性要求；

4满足其它使用的要求。

4.1.8根据工程的特点和要求，在钢板桩的结构设计中应选用合理的接头形式

和钢板桩与其他结构构件的连接形式。

4.1.9钢板桩支护结构设计时，对计算参数取值和计算分析结果，应根据工程

经验分析判断其合理性。

4.1.10钢板桩支护设计应明确规定钢板桩支护结构各构件施工顺序及相应的

基坑开挖施工次序、开挖深度要求。

4.2荷载计算

4.2.1计算作用在钢板桩支护结构上的侧向荷载时，应考虑下列因素：

1支护结构内外土的自重（包括地下水）；

2支护结构周边既有和在建的建（构）筑物荷载；

3支护结构周边施工材料和设备荷载；

4支护结构周边道路车辆荷载；

5冻胀、膨胀、温度变化等产生的作用。

4.2.1钢板桩支护结构作为分析对象时，作用在钢板桩支护结构上的力或间接

作用为荷载。除土体直接作用在钢板桩支护结构上形成土压力之外,周边建筑物、

施工材料、设备、车辆等荷载虽未直接作用在钢板桩支护结构上，但其作用通过

土体传递到钢板桩支护结构上，也对钢板桩支护结构上土压力的大小产生影响。

14

土的冻胀、温度变化也会使土压力发生改变。本条列出影响土压力的各种因素，

其目的是为了在土压力计算时，要把各种影响因素考虑全。基坑周边建筑物、施

工材料、设备、车辆等附加荷载传递到钢板桩支护结构上的附加竖向应力的计算,

本规程第4.2.9条、4.2.10条给出了具体计算公式。

4.2.2作用在钢板桩上的侧向荷载，可取每延长米或一个单元段作为计算单元,

并根据各施工阶段和使用期间可能同时出现的最不利情况进行施工期间荷载组

合、使用期间基本荷载组合和偶然荷载组合的计算。

4.2.2作用在钢板桩上的荷载应按要求进行组合：（1）施工期间荷载组合：施

工期钢板桩所承受的重力、基坑开挖各阶段的土压力、水压力和其它在施工期间

出现的可变荷载进行组合；（2）使用期间基本荷载组合：使用期间出现的永久荷

载（包括钢板桩所受的重力、上部荷载、土压力、水压力、扬压力）和其它较常

出现的可变荷载进行组合，作为永久性钢板桩的设计依据；（3）偶然荷载组合:

确定作用于钢板桩的偶然荷载,进行荷载效应的偶然组合，作为设计校核的依据。

4.2.3当坑外地表面为水平面、基坑支护结构墙背为竖直面时，由土体本身与

地面超载产生的钢板桩侧静止土压力强度标准值应按下列公式计算：

Pok=（Z%%+%（4.2.3）

式中：P.——计算点处的静止土压力强度标准值（kPa）

%——计算点以上第，层土的重度（kN/n?）,地下水位以上取天然重度，

地下水位以下取浮重度；

%——第i层土的厚度（m）；

qk——地面超载标准值（kPa）；

K。——计算点处土的静止土压力系数。

当符合下列情况之一时，钢板桩侧土压力应按静止土压力考虑：

1）处于基坑开挖初始状态的钢板桩；

2）按市政环境要求，必须严格控制侧向位移的钢板桩；或在基坑开挖过程

中已采取了有效的加强措施，能够严格控制侧向位移的钢板桩；

3）钢板桩侧为高含水量淤泥和淤泥质土（临时性悬臂式钢板桩除外）；

4）钢板桩结构的整体刚度大且平面呈封闭状。

4.2.4静止土压力系数宜采用室内K。试验或现场原位试验确定，在无试验条件

15

时，可按下列经验关系估算:

对砂土、粉土Ko=l-sinQk(4.2.4-1)

对黏性土、淤泥质土用)=0.95-5抽外(4.2.4-2)

式中：K。——正常固结土的静止土压力系数；

队——土的有效内摩擦角标准值(°)，按本规程第3.2.2条的规定取值。

4.2.4计算点处土的静止土压力系数K。的确定是计算静止土压力的关键参数,

通常优先考虑通过室内K。试验测定；其次可采用现场旁压试验或扁铲侧胀试验

测定；当无试验条件时，可按经验方法确定。室内K。试验或现场原位试验方法

按照国家标准《土工试验方法标准》GB/T50123的相关规定执行。

4.2.5作用在钢板桩支护结构上的土压力应按下列规定确定：

1作用在钢板桩支护结构外侧、内侧的主动土压力强度标准值、被动土压力

强度标准值宜按公式(4.2.5-1)〜公式(4.2.5-4)计算(图4.2.5)。

1)对于地下水位以上或水土合算的土层

Pak=-2c,y[K~<4.2.5-1)

Ppk=%kKp.,+2Gy[K~(4.2.5-2)

Kg=tai?(45。号)(4.2.5-3)

5,=1/(45。+$(4.2.5-4)

式中：P,k——支护结构外侧，第i层土中计算点的主动土压力强度标准值(kPa),

当PakVO时，取Pak=O；

Ppk——支护结构内侧，第，层土中计算点的被动土压力强度标准值

(kPa)；

、4k——分别为支护结构外侧、内侧计算点的土中竖向应力标准值(kPa),

按本规程第4.2.8条的规定计算；

《/、Kpi——分别为第，层土的主动土压力系数、被动土压力系数；

c,、/——分别为第i层土的黏聚力(kPa)、内摩擦角(°),按本规程第

3.2.2条的规定取值。

16

2)对于水土分算的土层

Ak=(%-%)&-2c,.次J+4(4.2.5-5)

Ppk=(。一%)/“•+2qy[K~+up(4.2.5-6)

式中：Ma.Mp——分别为支护结构外侧、内侧计算点的水压力(kPa)；按本规程第

4.2.7条的规定取值；当钢板桩为悬挂式截水帷幕时，应考虑地下水从帷幕底向

基坑内的渗流对水压力的影响。

图4.2.5土压力计算图

2在钢板桩支护结构土压力的影响范围内，存在相邻建筑物地下墙体等稳定

的刚性界面时，可采用库仑土压力理论计算界面内有限滑动楔体产生的主动土压

力，此时，同一土层的土压力可采用沿深度线性分布形式，支护结构与土之间的

摩擦角宜取零。

3需要严格限制支护结构的水平位移时，支护结构外侧的土压力宜取静止土

压力。

4有可靠经验时，可采用支护结构与土相互作用的方法计算土压力。

4.2.6对成层土，土压力计算时的各土层计算厚度应符合下列规定：

1当土层厚度较均匀、层面坡度较平缓时，应取邻近勘察孔的各土层厚度,

或同一计算剖面内各土层厚度的平均值；

2当同一计算剖面内各勘察孔的土层厚度分布不均时，应取最不利勘察孔的

各土层厚度；

3对复杂地层且距勘探孔较远时，应通过综合分析土层变化趋势后确定土层

的计算厚度;

17

4当相邻土层的土性接近，且对土压力的影响可以忽略不计或有利时，可归

并为同一计算土层。

4.2.6天然形成的成层土，各土层的分布和厚度是不均匀的。为尽量使土压力

的计算准确，应按土层分布和厚度的变化情况将土层沿基坑划分为不同的剖面分

别计算土压力。但场地任意位置的土层标高及厚度是由岩土勘察相邻钻探孔的各

土层层面实测标高及通过分析土层分布趋势，在相邻勘察孔之间连线而成。即使

土层计算剖面划分的再细，各土层的计算厚度还是会与实际地层存在一定差异，

本条规定的划分土层厚度的原则，其目的是要求做到使计算的土压力不小于实际

的土压力。

4.2.7对静止地下水（无渗流时），水压力（〃a、〃p）可按公式（4.2.7-K（4.2.7-2）

计算（图4.2.5）。

%=/人（4.2.7T）

%=八%（4.2.7-2）

式中：队——地下水的重度（kN/m3）,取＞w=10kN/m3；

hwa——基坑外侧地下水位至主动土压力强度计算点的垂直距离（m）；对

承压水，地下水位取测压管水位；当有多个含水层时，应取计算

点所在含水层的地下水位；

k——基坑内侧地下水位至被动土压力强度计算点的垂直距离（m）；对

承压水，地下水位取测压管水位。

4.2.8土中竖向应力标准值（6k、（7Pk）应按式（4.2.8-1、4.2.8-2）计算。

（4.2.8-1）

bpk=bpc（4.2.8-2）

式中:.——钢板桩支护结构外侧计算点，由土的自重产生的竖向总应力（kPa）；

apc钢板桩支护结构内侧计算点，由土的自重产生的竖向总应力（kPa）；

W”—钢板桩支护结构外侧第j个附加荷载作用下计算点的土中附加竖

向应力标准值（kPa）,应根据附加荷载类型，按本规程第4.2.9〜

4.2.11条计算。

4.2.9均布附加荷载作用下的土中附加竖向应力标准值应按公式（4.2.9）计算

（图4.2.9）0

18

△qj=<7<)(4.2.9)

式中：q。——均布附加荷载标准值（kPa）0

图4.2.9均布竖向附加荷载作用下的土中附加竖向应力计算

4.2.10局部附加荷载作用下的土中附加竖向应力标准值应按下列规定计算。

1对于条形基础下的附加荷载（图4.2.10a）：

当d+a/tan9WzaWd+(3a+Z?)/tan，时

(4.2.10-1)

式中：po——基础底面附加压力标准值（kPa）；

d——基础埋置深度（m）；

b——基础宽度（m）；

a——支护结构外边缘至基础的水平距离（m）；

&——附加荷载的扩散角（°）,宜取，=45°；

Za—支护结构顶面至土中附加竖向应力计算点的竖向距离。

当Za<d+a/tan。或Za>d+（3a+b）/tan。时，取A%j=0o

2对于矩形基础下的附加荷载（图4.2.10a）：

当d+a/tan。WZaWd+(3a+8)/tan。时

Pobl

(4.2.10-2)

伍+2a)(/+2a)

式中：b一与基坑边垂直方向上的基础尺寸（m）；

/—与基坑边平行方向上的基础尺寸（m）。

当Za<d+a/tan。或Za>d+（3a+0）/tan。时，取△<”.尸0。

3对作用在地面的条形、矩形附加荷载，按本条第1、2款计算土中附加竖

19

向应力标准值Ac./时，应取d=0(图4.3.4b)。

b

(a)条形或矩形基础(b)作用在地面的条形或矩形附加荷载

图4.2.10局部附加荷载作用下的土中附加竖向应力计算

4.2.11其他情况下土中附加竖向应力标准值可参照现行国家标准《建筑基坑支

护技术规程》JGJ120的规定进行计算。

4.3结构分析

4.3.1钢板桩的结构选型，除应满足强度条件外，应同时考虑施工条件和地基

岩土特性等因素。

4.3.2钢板桩的平面布置可采用直线形、折线形和多边形等形状。

4.3.3钢板桩单元段的形状，应根据整体平面布置、受力特点、地质条件和施

工要求等因素确定。

4.3.4用作临时性挡土结构的钢板桩，可采用不同的结构型式，按钢板桩支护

形式、受力特性、变形特性及支承情况，可分为悬臂式(自立式)、支撑式、锚

拉式和格形钢板桩。

1悬臂式钢板桩支挡结构，可分为单排桩和双排桩支挡结构，宜采用平面杆

系结构弹性支点法进行结构分析；

2支撑式钢板桩支护结构，宜将整个结构分解为钢板桩挡土结构、内支撑结

构分别进行分析；钢板桩挡土结构宜采用平面杆系结构弹性支点法进行分析，内

支撑结构宜按平面结构进行分析；钢板桩挡土结构传至内支撑的荷载应取钢板桩

挡土结构分析时得到的支点力；对钢板桩挡土结构和内支撑结构分别进行分析时,

应考虑其相互之间的变形协调；

20

3锚拉式钢板桩支护结构，可将整个结构分解为钢板桩挡土结构和锚拉结构

（锚杆及腰梁、冠梁）分别进行分析；钢板桩挡土结构宜采用平面杆系结构弹性

支点法进行分析；作用在锚拉结构上的荷载应取钢板桩挡土结构分析时得到的支

点力；

4格形钢板桩结构选型应按现行行业标准《格形钢板桩码头设计与施工规程》

JTJ293的相关规定执行。

4.3.5悬臂式单排和双排钢板桩支挡结构，可仅以基坑开挖至坑底的状态作为

设计工况。锚拉式钢板桩和支撑式钢板桩支挡结构的设计工况应包括基坑开挖至

坑底的状态和锚杆或支撑设置后的开挖状态。当需要在主体地下结构施工过程以

其构件替换并拆除局部锚杆或支撑时，设计工况中尚应包括拆除锚杆或支撑时的

状态；替换锚杆或支撑的主体地下结构构件应满足各工况下的承载力、变形及稳

定性要求。

对采用水平内支撑的支撑式钢板桩结构，当不同基坑侧壁的支护结构水平荷

载、基坑开挖深度等不对称时，应分别按相应的荷载及开挖状态进行支护结构计

算分析。

4.3.6锚拉式钢板桩的锚杆布置和尺寸应通过计算确定，设计时应考虑锚杆设

置过程和使用期间锚拉力的变化和钢板桩的变形。施工时作用于锚杆的预应力应

通过实测确定，以免锚拉力不足或过大导致钢板桩过分内倾或外移。如基坑敞露

时间较长、锚拉力损失较多时，应对锚杆进行第二次张拉。

4.3.7钢板桩支护结构采用平面杆系结构弹性支点法时，宜采用图4.3.7所示

的结构分析模型。

锚杆和内支撑对挡土构件的约束作用宜按弹性支座考虑，其边界条件宜按现

行国家行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120第4.1.8条的规定确定。

21

（a）单排悬臂式支挡结构；（b）锚拉式支挡结构或内支撑式支挡结构

图4.3.7弹性支点法计算

1一挡土构件；2—由锚杆或支撑简化而成的弹性支座；3一计算土反力的弹性支座

4.3.8其他的相关计算应符合现行国家标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120

的相关规定。

4.4稳定性验算

4.4.1钢板桩支护体系的稳定性验算应包括整体稳定性验算、抗倾覆稳定性验

算、基底抗隆起稳定性验算和抗突涌、抗渗流稳定性验算等。

4.4稳定性验算

4.4.1基坑工程的倒塌或破坏会对开挖基地及其周边环境造成很大的破坏，因

此基坑工程设计的首要任务是要避免开挖的倒塌或破坏，因而必须进行稳定性分

析。基坑的稳定与基坑的工程地质、水文条件及钢板桩支护结构体系本身的变形

稳定有关。基坑失稳一般可分为两种主要形态：第一类，因基坑土体强度不足、

地下水渗流作用而造成基坑失稳，包括基坑内外侧土体整体滑动失稳、基坑底土

体隆起、地层因承压水作用、管涌渗漏等导致基坑破坏；第二类，因支护结构体

系的强度、刚度或稳定性不足引起支护系统破坏而造成基坑倒塌、破坏。

4.4.2悬臂式钢板桩支挡结构的嵌固深度（〃）应符合下列嵌固稳定性的要求

（图4.4.2）。

上鱼2K（4.4.2）

式中：限——嵌固稳定安全系数；安全等级为一级、二级、三级的悬臂式钢板

桩支挡结构，Ke分别不应小于1.25、1.2、1.15；

Eak、Epk一分别为钢板桩支护结构外侧主动土压力、支护结构内侧被动土压

力标准值（kN）；

曲1、即1——分别为支护结构外侧主动土压力、支护结构内侧被动土压力合

力作用点至挡土构件底端的距离（m）。

22

q。

图4.4.2悬臂式钢板桩结构嵌固稳定性验算

4.4.3单层锚杆和单层支撑的钢板桩支挡式结构的嵌固深度（Id）应符合下式

嵌固稳定性的要求（图4.4.3）。

£冰生三K

(4.4.3)

式中：Ke——嵌固稳定安全系数；安全等级为一级、二级、三级的锚拉式支挡

结构和支撑式钢板桩支挡结构,Ke分别不应小于1.25,1.2a.15；

&2、即2—支护结构外侧主动土压力、支护结构内侧被动土压力合力作用

点至支点的距离（m）。

图4.4.3单支点锚拉式支挡结构和支撑式钢板桩支挡结构的嵌固稳定性验算

4.4.2〜443第4.4.2条是对悬臂钢板桩支挡结构嵌固深度验算的规定，是绕挡

土构件底部转动的整体极限平衡，控制的是挡土构件的倾覆稳定性。第4.4.3

条对单支点钢板桩支挡结构的嵌固深度验算的规定，是绕支点转动的整体极限平

衡，控制的是钢板桩挡土构件嵌固段的踢脚稳定性。悬臂钢板桩支挡结构绕挡土

23

构件底部转动的力矩平衡和单支点钢板桩支挡结构绕支点转动的力矩平衡都是

嵌固段土的抗力对转动点的抵抗力矩起稳定性控制作用，因此，其安全系数称为

嵌固稳定安全系数Kem。双排钢板桩绕挡土构件底部转动的力矩平衡，抵抗力矩

包括嵌固段土的抗力对转动点的力矩和重力对转动点的力矩两部分，但由于嵌固

段土的抗力作用在总的抵抗力矩中占主要部分，因此其安全系数也称为嵌固稳定

安全系数Kem。

4.4.4锚拉式、悬臂式和双排钢板桩支护结构宜采用圆弧滑动条分法按公式

（4.4.4-1）、（4.4.4-2）进行整体稳定性验算（图4.4.4）。

min{Ks/，Ks.2,…，K”}》4（4.4.4-1）

1锚拉式:

3+[(%4+cos%一jtan%}+£R匕Jcos(。+4)+匕]/s,能

+AG/)sin%

(4.4.4-2)

2悬臂式和双排钢板桩：

采用公式(4.4.4-2)时不考虑Z7?k决[cos(a+%,)+x]/Sx.J页。

式中：&——圆弧滑动整体稳定安全系数；安全等级为一级、二级、三级的锚

拉式钢板桩支护结构，K分别不应小于1.35、1.3、1.25；

K./一第i个滑动圆弧的抗滑力矩与滑动力矩的比值；抗滑力矩与滑动力

矩之比的最小值宜通过搜索不同圆心及半径的所有潜在滑动圆弧

确定；

g、＜pj——分别为第/土条滑弧面处土的黏聚力（kPa）、内摩擦角（°）,按

本规程第3.2.2条的规定取值；

伪——第/土条的宽度（m）；

0）——第/土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角（°）;

——第/土条的滑弧段长度（m）,取/产仿/cos。；

S——第/土条上的附加分布荷载标准值（kPa）；

—第/土条的自重（kN）,按天然重度计算；

uj-第./土条在滑弧面上的孔隙水压力（kPa）；采用落底式截水帷幕

时，对地下水位以下的砂土、碎石土、砂质粉土，在支护结构外

24

侧，可取为=>whwa.j，在支护结构内侧，可取应=Kvh、vp.j；滑弧面

在地下水位以上或对地下水位以下的黏性土，取与=0；

3

yw----地下水重度（kN/m）；

—支护结构外侧第，土条滑弧面中点的压力水头（m）；

3—支护结构内侧第/土条滑弧面中点的压力水头（m）；

Rka——第k层锚杆在滑动面以外的锚固段的极限抗拔承载力标准值与锚

杆杆体受拉承载力标准值（.启kAp）的较小值（kN）；锚固段的极

限抗拔承载力应按现行国家标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ

120第4.7.4条的规定计算，但锚固段应取滑动面以外的长度；

ak一第4层锚杆的倾角（°）；

&-滑弧面在第4层锚杆处的法线与垂直面的夹角（°）;

X&——第4层锚杆的水平间距（m）；

5----计算系数；可按v/v=0.5sin（Ok+aQtan/取值；

q>—为第4层锚杆与滑弧交点处土的内摩擦角（°）。

图4.4.4圆弧滑动条分法整体稳定性验算

1一任意圆弧滑动面2—锚杆

4.4.4支挡式结构中的锚拉式钢板桩支挡结构的整体滑动稳定性验算公式

（4.4.4-2）以瑞典条分法边坡稳定性计算公式为基础，在力的极限平衡关系上，

增加了锚杆拉力对圆弧滑动体圆心的抗滑力矩项。极限平衡状态分析时，仍以圆

弧滑动土体为分析对象，假定滑动面上土的剪力达到极限强度的同时，滑动面外

锚杆拉力也达到极限拉力（正常设计情况下，锚杆极限拉力由锚杆与土之间的粘

结力达到极限强度控制，但有时由锚杆杆体强度或锚杆注浆固结体对杆体的握裹

力控制）。

25

滑弧稳定性验算应采用搜索的方法寻找最危险滑弧。由于目前程序计算已能

满足在很短时间对圆心及圆弧半径以微小步长变化的所有滑动体完成搜索，所以

不提倡采用经典教科书中先设定辅助线，然后在辅助线上寻找最危险滑弧圆心的

简易方法。最危险滑弧的搜索范围限于通过钢板桩挡土构件底端和在钢板桩挡土

构件下方的各个滑弧。因钢板桩支护结构的平衡性和结构强度已通过结构分析解

决，在截面抗剪强度满足剪应力作用下的抗剪要求后，钢板桩挡土构件不会被剪

断。因此，穿过钢板桩挡土构件的各滑弧不需验算。

为了适用于地下水位以下的圆弧滑动体，并考虑到滑弧同时穿过砂土、黏性

土的计算问题，在滑弧面上，黏性土的抗剪强度指标需要采用总应力强度指标,

砂土的抗剪强度指标需要采用有效应力强度指标，并应考虑水压力的作用。公式

(4.4.4-2)是通过将土骨架与孔隙水一起取为隔离体进行静力平衡分析的方法,

可用于滑弧同时穿过砂土、黏性土的整体稳定性验算公式。

4.4.5当钢板桩挡土构件底端以下存在软弱下卧土层时，整体稳定性验算滑动

面中应包括由圆弧与软弱土层层面组成的复合滑动面。

4.4.5当钢板桩挡土构件底端以下存在软弱下卧层土层时，滑动面很容易在该

部分软弱夹层中形成，其破坏面与圆弧面相去甚远，圆弧滑动面分项的瑞典条分

法不再适用，为能较好的反映这一实际滑动情况，应考虑非圆弧滑动面情况。

4.4.6钢板桩支护结构的抗倾覆稳定性验算(又称踢脚稳定性)，是验算最下道

支撑以下的主动、被动土压力绕支撑点的转动力矩是否平衡，可采用公式(4.4.6)

进行验算。

品眷(4.4.6)

式中，KQ——抗倾覆安全系数，根据基坑重要性取值；

MRC—抗倾覆力矩，取开挖面以下钢板桩内侧人士深度范围内的土压力，

对最下一道支撑点的力矩；

Moc—倾覆力矩，取最下一道支撑点以下钢板桩外侧人士压力支撑点的

力矩。

4.4.7锚拉式和支撑式钢板桩支挡结构，其嵌固深度应满足坑底隆起稳定性要求,

抗隆起稳定性宜按公式(4.4.7-1)、(4.4.7-2)、(4.4.7-3)验算(图4.4.7)。

TTV

I|九1优+0+%

26

Nq=tan2(45°+期”(4.4.7-2)

/=(&-l)/tan/(4.4.7-3)

式中：Kb——抗隆起安全系数；安全等级为一级、二级、三级的支护结构，风

分别不应小于1.8、1.6、1.4；

r.ni——支护结构外挡土构件底面以上土的重度(kN/m3)；对多