淺談天津某鋼板樁支護(hù)的糾偏方法

黃志紅 陳 浩 司亞青

天津近海地區(qū)土層下有較厚的淤泥質(zhì)土，對此條件下近 5m的淺坑支護(hù)也不容忽視。支護(hù)選型、設(shè)計不當(dāng)，易造成高成本，基坑變形過大會影響后續(xù)主體工程及周圍的環(huán)境。本文針對天津某基坑采用鋼板樁支護(hù)后變形過大，分析其原因，提出支護(hù)加固方案并重新驗算，最終變形穩(wěn)定，加固效果良好，可對此類基坑支護(hù)設(shè)計起到指導(dǎo)作用。

1 工程概況

1)天津市某工程的兩地塊地下車庫輪廓線總長約 187.275m，總寬約151.578m，周長約677.706m，面積約24 266.72m2，兩地塊中間有一條寬約 22m的道路。施工現(xiàn)場已由業(yè)主平整完，基坑內(nèi)障礙物已清除，基坑四周場地自然地坪標(biāo)高為+2.2～+2.3，地下室基坑深約4.7m～4.8m。2)坑周邊環(huán)境較復(fù)雜。施工現(xiàn)場中部兩地塊間臨時施工道路下有地下管線，管線離地下室外墻為4m。兩地塊東側(cè)為現(xiàn)有正式道路及綠化帶，緊鄰規(guī)劃路。管線離地下室外墻為 4.5m。施工時需做好道路下面管線的保護(hù)工作。3)工程地質(zhì)情況:擬建場地屬于華北平原的濱海沖海積平原，地層屬海陸交互相沉積地層。根據(jù)勘察報告，基坑開挖主要涉及影響的土層及主要物理力學(xué)指標(biāo)見表 1。4)水文地質(zhì)情況:淺層地下水屬于孔隙潛水類型，以大氣降水補(bǔ)給，蒸發(fā)形式以排泄為主，水位隨季節(jié)略有變化。勘探測得場地地下水位:初見水位埋深1.60m～2.80m，標(biāo)高-0.21m～1.09m;穩(wěn)定水位埋深1.30m～2.50m，標(biāo)高0.22m～1.20m。進(jìn)行抗浮驗算時，抗浮設(shè)計水位可按設(shè)計室外地坪下 0.80m計算。

表1 土層主要物理力學(xué)參數(shù)

2 基坑支護(hù)方案

根據(jù)基坑設(shè)計原則及業(yè)主對工期、成本的要求，基坑?xùn)|側(cè)及中部采用 36b工字鋼支護(hù)，其他部位采用坑內(nèi)留土放坡。基坑安全等級為二級。

1)放坡開挖方案。針對南側(cè)、北側(cè)及西側(cè)有寬闊場地的坑邊進(jìn)行內(nèi)部留土放坡 1∶2分級開挖。其剖面如圖1所示。放坡開挖造價低，施工方便，工期易滿足。

2)懸臂板樁方案。基坑?xùn)|側(cè)及兩地塊中部采用 36b工字鋼支護(hù)，如圖 1所示。36b工字鋼有效樁長 12m，間距 400 mm，共1 469根。中部采用兩根直徑 20的圓鋼對拉，間距 2 000mm。東部采用兩根直徑 20的圓鋼前后排進(jìn)行拉結(jié)，間距 2 000mm。其鋼板樁支護(hù)剖面見圖 2，圖3。

3)基坑內(nèi)明溝降水方案。在基坑四周及時設(shè)置排水明溝，挖b=300 mm，h=500 mm的溝，坑中增設(shè)兩道過水明溝，b= 200mm，h=250mm，將溝中水引至四周積水井中。

集水井中設(shè)潛水泵抽水，抽水期自挖土至基礎(chǔ)回填土施工完停止。嚴(yán)格控制基坑四周的用水點?；铀闹茏骱门潘胧?，修筑排水溝，防止人工或雨水流入坑內(nèi)。

3 基坑變形情況及原因分析

3.1 基坑監(jiān)測變形情況

1)1號 A地塊東側(cè)鋼板樁開挖第四天，位移最大變形為100mm，鋼板樁以東1.5m范圍內(nèi)土體下沉50mm，鋼板樁以東16m道路處出現(xiàn)裂縫，裂縫寬度最大處為10mm。

2)2號地塊東側(cè)鋼板樁在土方開挖第九天，水平位移最大變形為80mm，鋼板樁以東1m位置土體發(fā)現(xiàn)兩道20mm裂縫，鋼板樁以東4m和16m道路處出現(xiàn)裂縫，裂縫寬度最大處為15mm。

基坑變形值較大并有繼續(xù)變形趨勢。

3.2 變形原因分析

1)該場地范圍內(nèi)的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層較厚，且高壓縮性，而部分坑底面為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。2)鋼板樁東側(cè)與道路之間 2m寬土體為回填土，而回填土層相對比較松散。3)東側(cè)道路經(jīng)常有高噸位的施工車輛行駛，對土體產(chǎn)生影響。4)東側(cè)鋼板樁以西土體挖除后，鋼板樁上部受力發(fā)生改變，形成位移。

4 基坑糾偏方案及處理措施

1)采用加打鋼板樁并進(jìn)行錨索張拉，加強(qiáng)基坑邊坡的支護(hù)，控制基坑變形。具體加固方法如圖 4所示。經(jīng)過基坑軟件驗算加固方案可以滿足變形要求。a.在基坑?xùn)|面的道路以東，距道路邊 6m左右位置，打一排工字鋼，并安裝雙拼工字鋼圍梁。為保證拉錨時樁不發(fā)生大的變形，拉錨前先要對鋼板樁樁頂加固，加強(qiáng)鋼板樁受拉處的整體剛度。鋼板樁樁頂加固采用焊支托安裝雙拼工字鋼圍梁。鋼絞線間距 2m或2.8m，通過雙孔錨索對拉。鋼絞線的驗算:鋼絞線采用φ15.24(7φ5)，截面面積A=1.374cm2，fpy= 1 860N/mm2，單根鋼絞線極限拉力=1 860 N/mm2×1.374 cm2= 255.6 kN。b.為了加強(qiáng)拉錨的效果，加打鋼板樁施工完成后在1號、2號地塊東側(cè)鋼板樁下部在墊層上基礎(chǔ)與鋼板樁間澆筑與承臺同高的850mm C 15混凝土臺，如圖5所示，澆筑混凝土臺控制鋼板下部偏移，混凝土臺與鋼板樁之間用木夾板隔開，以便后期鋼板樁易拔出。c.鋼絞線拉錨:先均勻預(yù)拉，并分 3級～5級完成張拉，每級張拉力不大于50 kN。當(dāng)最大變形穩(wěn)定在 100mm時，即可鎖定。

2)鋼板樁頂部土體及裂縫處理:因施工正值雨季，而防止鋼板樁樁側(cè)土體流失是關(guān)鍵。作業(yè)完成后，裂縫處采用砂子填滿，鋼板樁頂側(cè)土體處抹2 cm水泥砂漿，使鋼板樁上部形成封閉，避免雨水從鋼板樁縫隙之間進(jìn)入鋼板樁，有效防止了鋼板樁間的土體流失。

3)基坑加固施工的注意點:a.為保證拉錨施工場地良好的施工條件，以便拉錨作業(yè)的順利進(jìn)行。b.拉樁過程中要加強(qiáng)觀測，特別是對鋼板樁的監(jiān)測。c.拉樁完成后，為防止鋼板樁回彈使鋼板樁的位移繼續(xù)增加，增加鋼板樁監(jiān)測次數(shù)，有必要的情況下循環(huán)拉樁工作，鞏固拉樁效果。

5 結(jié)語

經(jīng)過 3 d的拉樁作業(yè)，將偏位較大的鋼板樁全部糾偏到位且穩(wěn)定。

從后期的基坑監(jiān)測結(jié)果來看，基坑變形量未有變化且穩(wěn)定，支護(hù)加固起到良好的效果，保證了基坑及周邊環(huán)境的安全。該支護(hù)糾偏的成功，對類似工程具有一定的借鑒作用。

[1] GB 50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)[S].

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

[3] 劉國彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊[M].第2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.