鋼板樁在某大沖基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

肖祥明 龔治東 李仁民

在地下室的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中,常用形式有水泥攪拌樁,土釘墻,排樁支護(hù)等。鋼板樁又是排樁擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)中的一種。因在我國(guó)未大面積使用,故在現(xiàn)有的有關(guān)基坑支護(hù)規(guī)范中所占篇幅甚少,具體的計(jì)算實(shí)例在各種基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工的著作、書籍里也很少有。而鋼板樁支護(hù)可重復(fù)使用,工程造價(jià)合理,施工簡(jiǎn)便,速度快,工地現(xiàn)場(chǎng)整潔無污染,施工完畢基本不留下地下障礙物,它既能擋土又能止水的優(yōu)點(diǎn)愈來愈得到甲方、設(shè)計(jì)、施工各單位的采用。擬建工程為某汽車裝配車間大沖沖壓設(shè)備基礎(chǔ),基坑長(zhǎng)約42.0 m,寬10.0 m,挖深6.0 m。開挖影響范圍內(nèi)主要土質(zhì)條件為0 m～2.0 m為素填土,2 m～2.8 m為黏性土,2.8 m～6.5 m為淤泥質(zhì)黏土,之下為黏性土。

1 鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)

設(shè)計(jì)主要比選了鉆孔灌注樁懸臂+雙軸深攪樁止水方案和鋼板樁方案,經(jīng)比較鋼板樁方案較經(jīng)濟(jì)(造價(jià)僅為排樁+止水方案的1/3),且施工周期短,因此決定采用鋼板樁支護(hù)方案。鋼板樁平面布置圖見圖1。主要土層及基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

1.2 變形及內(nèi)力計(jì)算

根據(jù)JGJ 120-99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程,土壓力模型分別為彈性法土壓力模型和經(jīng)典法土壓力模型,計(jì)算得到各個(gè)工況的變形、彎矩和剪力分布圖,最不利工況為工況3,其內(nèi)力及變形見圖2。

表1 土層基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)

1.3 穩(wěn)定性計(jì)算

1)整體穩(wěn)定驗(yàn)算。計(jì)算方法:瑞典條分法;應(yīng)力狀態(tài):總應(yīng)力法;條分法中的土條寬度:0.40 m。計(jì)算得到整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=2.163;其中圓弧半徑R=13.892 m;圓心坐標(biāo) X=-1.378 m;圓心坐標(biāo)Y=7.778 m。

2)抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算。Ks=Mp/Ma。其中,Ks為抗傾覆安全系數(shù);Mp為被動(dòng)土壓力及支點(diǎn)力對(duì)樁底的抗傾覆彎矩,對(duì)于內(nèi)支撐支點(diǎn)力由內(nèi)支撐抗壓力決定;對(duì)于錨桿或錨索,支點(diǎn)力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值;Ma為主動(dòng)土壓力對(duì)樁底的傾覆彎矩。安全系數(shù)最小的工況號(hào):工況3。最小安全系數(shù)Ks=13.363≥1.200,滿足規(guī)范要求?？孤∑鸷凸苡烤鶟M足規(guī)范要求。

1.4 嵌固深度計(jì)算

按JGJ 120-99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程單支點(diǎn)結(jié)構(gòu)計(jì)算支點(diǎn)力和嵌固深度設(shè)計(jì)值hd。

1)按ea1k=ep1k確定出支護(hù)結(jié)構(gòu)彎矩零點(diǎn)hc1=0.500。

2)支點(diǎn)力 Tc1可按下式計(jì)算:

其中,hT1=5.500 m;Tc1=72.729 kN。

3)hd按公式:

其中,β=1.200;γ0=1.000;hp=1.485 m;∑Epj=537.449 kPa;ha=4.558 m;∑Eai=267.038 kPa。

得到 hd=3.7 m,hd采用值為6.0 m。

2 鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)施工

該工程鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)施工于2008年6月進(jìn)行,施工方法及程序?yàn)?平整現(xiàn)場(chǎng),施工放線;在施打鋼板樁位置開挖深1.5 m基槽;搭設(shè)地面導(dǎo)向架,鋼板樁排板;采用屏風(fēng)式振動(dòng)打入鋼板樁,樁長(zhǎng)12 m。沿基坑邊約100延米僅施工了 10 d左右,在地下室開挖和主體施工期間,滿足擋土止水支護(hù)要求,在地下室主體施工完畢,土方回填后,拔出了所有的鋼板樁,全部回收待重復(fù)使用。基坑施工期間周圍變形監(jiān)測(cè)表明,旁邊的廠房立柱水平位移極小,說明整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。

[1]趙志縉,應(yīng)惠清.簡(jiǎn)明深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2000.

[2]JGJ 120-99,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].