钢板桩基坑支护(钢板桩在局部深基坑支护中的应用)

随着我国人口的增加和建筑需求的发展，城市建设中涌现出大量的高层和超高层建筑。相应地，深基坑工程越来越多，这推动了深基坑工程设计和施工技术的进步。沿海地区地下水丰富，埋藏浅。因此，在基坑开挖过程中，不仅要考虑支护结构体系，还要考虑地下水引起的侧向压力。工程实践表明，钢板桩结合紧密，可防止外部水体进入，机械化作业程度高，施工简单，可重复使用，在沿海软土地区具有广阔的应用前景。

以天津某大型建筑深基坑工程为例，介绍了当地深基坑支护设计方案及施工过程中的难点，为相同地质条件下的深基坑施工设计提供参考。

1.项目概述

中国石油天津建设项目位于天津经济技术开发区。该建筑总承包工程主要由主楼、附属楼甲、附属楼乙、地下车库入口甲和地下车库入口乙组成，主楼地上23层，地下2层，附属楼地上5层，地下1层，如图1所示。本工程基坑深度不一，其中车库出入口基坑深度为0 ~ 5.85 m，围护结构采用SMW法桩，内侧与附属厂房围护共用，坡道围护最深侧采用灌注桩加双轴搅拌桩，内侧部分采用混凝土；支撑，附属厂房一层基坑深6m，由双排灌注桩和双轴搅拌桩保护，四角设置混凝土土支撑。主楼基坑深度为12.3米，与建筑基坑的间距约为6.3米

本项目所在的场区，地表水属于孔隙潜水型，主要由大气降水补给，蒸发排放。地下水位年变化范围约为0.50 ~ 1.00米，初始水位埋深为1.50 ~ 2.90米，稳定水位埋深为0.80 ~ 2.40米。由于周围环境复杂，开挖区多为淤泥质土，降水难以排干，场区场地为弱土，场地类别为四级，不利于抗震。

图1建筑效果图

2.深基坑支护方案

2.1局部深基坑概况

主楼基坑内两个核心筒各有一个局部集水井深坑，分别位于主楼ZCT7和ZCT7A 承台，长12.176米，宽8.75米，承台土侧开挖深度13.9米，集水井土侧开挖深度18.25米。 比承台土侧深4.25米，集水井北侧线与负二层相连，界面高差为5.95米，由于高差较大，场地土较软，土，必须局部支撑，局部深基坑位置见如图2。

由于局部深基坑太小，无法放坡，深基坑支护困难。选择合适的支护方式是深基坑支护问题中最关键的一步，直接关系到工程的安全性、成本和工期。

图2局部深基坑位置

2.1支持方案

(1)支护方案设计

根据目前对常用桩型的对对比分析，考虑到钢板桩的特点，拟在局部深基坑周围连续插入40b 工字钢板进行支护，沿基坑内长边每隔4m设置一根直径350mm、壁厚6mm的钢管支撑，钢管支撑与钢板桩连接

3)-13.4米/-19.35米接口。局部深基坑最终采用工字钢板桩和钢管支撑。钢管支架与钢板桩之间用H 型钢腰梁连接，开挖分为三步，第一步挖至支架底部，深度2.10米，第二步增加支架，第三步挖至坑底，总深度5.95米

(2)配套建设

打桩工艺：将桩吊到位，检查垂直度，放下锤慢慢沉入土，检查桩位和轴线，振动桩至设计标高，移位继续打桩。钢板桩采用三支点导杆打桩机锤打入，采用单桩打入法施工。从板桩的一角开始，一个一个地铺设。施工时注意控制钢板桩的倾斜度。打桩允许偏差：桩顶标高100毫米，板桩轴线偏差100毫米，板桩垂直度偏差1%。

2.2支护方案计算

(1)钢板桩稳定性计算

钢板桩可以根据受力情况和平面问题进行计算。钢板桩水平荷载的计算宽度可作为钢板桩的中心距。在基坑开挖和地下结构施工过程中，结构内力和变形的计算以及支点的计算值一般是根据对支护的局部深基坑在不同工况下的整体稳定性、抗拔力和内力来校核的。场地地质条件及计算参数见表1。地下水位标高为坑底以下1米。当检查计算时，坑外的附加载荷被认为是10KPa。-13.4米/-19.35米界面钢板桩内力计算见如图3。

表1 土的物理力学参数

土层底部标高(米)、层厚(米)、严重程度(千牛顿/立方米) (摄氏度(千帕)米(千牛顿/米4)

污泥-2.8 2.8 16.5 6 12 1320

粉质粘性土-5.3 2.5 19.2 10.4 18 2923.2

粉末土-10.4 5.1 20.5 00 ——

粉质粘性土-15 4.6 20.1 29.1 8 14826.2

图3内力计算结果

经验表明，基坑稳定性满足要求。

(2)钢管支架的验算

钢管支架直径为350毫米，壁厚为12毫米，长度为8.75米，由受压和受弯构件计算。

绕过任何一个轴X:

细长比：=73.18

轴向受压构件的截面分类(根据受压特性):甲级

轴向压缩下的整体稳定系数：x=0.823

负载每四米支撑一次，安全系数为1.4，因此计算负载。

n=1.42434=1166 . 4 . 6千牛

X轴周围最不利位置的稳定应力符合公式《钢结构规范》 (5.1.2-1)

载荷小于210牛顿/平方毫米的钢强度，因此钢管支架是安全的。

型钢腰梁的计算如下：

钢腰梁按两端简支的三跨连续梁计算，每跨长4m，钢腰梁采用4004002413 MH梁。

经验算，钢支撑满足设计要求。

3.基坑监测

本工程基坑安全等级为二级。根据设计要求，基坑监测工程严格按照中表《建筑基坑工程监测技术规范 GB50497-2009》第4.2.1节中的二次基坑进行测量。监测坡顶和桩顶的水平位移是关系基坑安全的一个重要方面。其监测目的是掌握随着基坑开挖深度的增加桩顶的变形情况。

表2监测项目

序列号监控项目

1边坡(桩顶)水平位移监测

2支护桩顶和边坡的垂直位移监测

支撑桩深层水平位移的监测

4 土体深部水平位移监测

5地下水位

6周围表面垂直位移的监测

7周围建筑物的垂直位移监测

8周围建筑物变形、表面裂缝和周围管道

根据埋设的测斜仪，对对土岩体的深部位移进行监测，以便更好地掌握支护结构的变形和周围环境的变化

监测桩顶点基坑开挖的位移变化，如如图3所示。从图中可以看出，随着基坑施工的不断进行，各测点的位移呈非线性增加。随着楼层施工的完成，各测点的位移趋于稳定。从监测结果可以看出，支护体系达到了预期的支护效果，值得类似工程借鉴。

(节选)