管溝圍護(hù)結(jié)構(gòu)深基坑支護(hù)方案比選

管溝圍護(hù)結(jié)構(gòu)深基坑支護(hù)方案比選

基質(zhì)修復(fù)技術(shù)是解決土壤工程問題的綜合問題。它不僅包括典型的土力學(xué)強(qiáng)度、穩(wěn)定性和變形，還包括土壤和相關(guān)結(jié)構(gòu)的共同作用。這比樁基和地面處理更困難。一般情況下,支護(hù)工程是臨時(shí)性工程,因此,在安全與經(jīng)濟(jì)之間尋找平衡尤為重要,希望能用最少的投資取得最合理的結(jié)果。廣西地區(qū)大部分為粘土,土質(zhì)較軟,地下水位高,在基坑施工中如何合理選用支護(hù)方案,成為我區(qū)廣大設(shè)計(jì)、施工技術(shù)員十分關(guān)注的技術(shù)問題。本文介紹了應(yīng)用鋼板樁作為管溝土方開挖支護(hù)方案,成功地解決了基坑的支護(hù)問題,達(dá)到節(jié)省投資、縮短工期,提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的目的,也為其它類似的工程提供應(yīng)用參考。1地下管線分布及分層分布柳州市污水收集系統(tǒng)河南片管線改造工程B標(biāo)段,全長2098m,排污溝為鋼筋混凝土箱涵結(jié)構(gòu),截面有2600mm×2150mm和2800mm×2250mm兩種,箱涵埋深在4.0m～6.5m之間。根據(jù)有關(guān)部門提供資料及初步探明,在距開挖溝槽左側(cè)1.0m～1.5m處,沿線埋設(shè)有一根Φ600供水鋼管,埋深約2.0m～2.5m。在距開挖溝槽右側(cè)0.8m～1.2m處有人行道,人行道上有路燈、電桿和路樹。人行道下有電纜、光纜、Φ250鑄鐵供水管等。路面寬10m,屬交通要道,交通流量大,施工區(qū)域僅能占用路面寬7m,要留出3m左右單行道方便市民出入。地下管線分布圖見圖1。根據(jù)地質(zhì)勘察鉆探揭露,場地內(nèi)分布土層依次為:回填土層厚約1.5m～2.0m,紅粘土層厚約8m～12m,砂礫土層厚約4m。排污溝箱涵基礎(chǔ)設(shè)于紅粘土層上。2常見的中小企業(yè),引起資金短缺和難以周轉(zhuǎn)回收的支護(hù)方案根據(jù)排污溝開挖深度以及現(xiàn)場周圍建筑、地下管線等狀況,溝槽開挖不能采用放坡形式,只能采用基坑支護(hù)?；又ёo(hù)的方法很多,如排樁(鋼板樁、孔樁、鋼管樁等)、土釘墻、地下連續(xù)墻、噴錨、水泥土墻等等。但由于孔樁、土釘墻、地下連續(xù)墻、噴錨、水泥土墻等屬于一次性投入,不能周轉(zhuǎn)回收,費(fèi)用大、工期長,施工難度大,且這些永久性的支護(hù)給后續(xù)工程帶來后遺癥。通過對(duì)深基坑支護(hù)多方案的具體分析和比較,特別是對(duì)工程的造價(jià)、工期、施工難易和擾民等方面的比較,采用鋼板樁支護(hù)具有操作簡單,對(duì)周圍影響小,支護(hù)材料可回收周轉(zhuǎn),節(jié)約投資,不留后遺癥等明顯的優(yōu)點(diǎn)。3鋼硬件安裝計(jì)劃鋼板樁屬臨時(shí)設(shè)施,這里分別選擇懸臂鋼板樁和簡支鋼板樁進(jìn)行設(shè)計(jì)和比較。3.1固固深度的計(jì)算(1)計(jì)算懸臂樁固結(jié)深度的方法懸臂樁的嵌固深度的計(jì)算簡圖見圖2。懸臂樁的嵌固深度hd按下式確定:hpΣEpj-1.2r0haΣEai≥0(2)hpepj+tc1ht1+hd的嵌固深度損測支點(diǎn)力Tc1=ha1ΣEac?hp1ΣEpchT1+hc1Τc1=ha1ΣEac-hp1ΣEpchΤ1+hc1嵌固深度hd按下式確定:hpΣEpj+Tc1(hT1+hd)-1.2r0haΣEai≥03.2計(jì)算嵌入螺釘和點(diǎn)的力的設(shè)計(jì)值(1)曲線截面的設(shè)計(jì)值為mm。1.25rlmc(2)基坑內(nèi)最大彎矩以上式中:ΣEpj為基坑內(nèi)側(cè)各土層水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值的合力之和;ΣEai為基坑外側(cè)各土層水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值的合力之和;hp為合力ΣEpj點(diǎn)至樁底的距離;ha為合力ΣEai點(diǎn)至樁底的距離;r0為建筑基坑側(cè)壁重要性系數(shù);Mc為截面彎矩計(jì)算值;Vc為截面剪力計(jì)算值;ΣEac為設(shè)定彎矩零點(diǎn)位置以上基坑外側(cè)各水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值的合力之和;ΣEpc為設(shè)定彎矩零點(diǎn)位置以上基坑內(nèi)側(cè)各水平拉力標(biāo)準(zhǔn)值的合力之和;ha1為合力ΣEac作用點(diǎn)至設(shè)定彎矩零點(diǎn)的距離;hp1為合力ΣEpc作用點(diǎn)至設(shè)定彎矩零點(diǎn)的距離;hT1為支點(diǎn)至基坑底面的距離。舉例:當(dāng)h=6.0m,r(土的重度)=1.823kN/m3,Φk(土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值)=35°,Ck(土的粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值)=0,k(土的滲透系數(shù))=0.02。計(jì)算得懸臂樁的最大彎矩MMax為268.5kN·m,嵌固深度為4m;單層支點(diǎn)板樁的最大彎矩Mmax為165.5kN·m,嵌固深度為2.5m。由此可知,在同樣條件下,采用單層支點(diǎn)板樁比懸臂樁費(fèi)用經(jīng)濟(jì),操作安全,對(duì)地基擾動(dòng)小。如果采用單層支點(diǎn)板樁,則Mmax=165.5kN·m,支點(diǎn)T=92kN。選用I32a作為鋼板樁,則其截面抵抗彎矩為w=692×103mm3,慣性矩I=11100×104mm4。經(jīng)驗(yàn)算樁身最大應(yīng)力為δ=216kN/m2,而I32a的允許拉應(yīng)力[δ]=260kN/m2。滿足設(shè)計(jì)要求。4鋼板切割4.1鋼板樁施工回轉(zhuǎn)工程由于作業(yè)線過長,可以劃分三個(gè)流水段施工,每個(gè)流水段按50m考慮,這樣可以加快施工速度和鋼板樁施工周轉(zhuǎn)。施工區(qū)域用欄板封閉起來,減少外界對(duì)施工的影響。4.2鋼板切割(1)液壓錘頭打樁機(jī)械可采用125馬力的挖掘機(jī)作為動(dòng)力裝置,配上液壓錘頭。液壓振動(dòng)錘頭噪音小,力量大,速度快;挖掘機(jī)場地要求不高,行走方便。起吊鋼板樁采用汽車吊。(2)地下hp探溝探測在鋼板樁打入前,應(yīng)沿鋼板樁分布方向挖一條600mm×1500mm的探溝,以探明地下障礙物及管線位置。這條探溝也可以緩沖鋼板樁錘擊時(shí)對(duì)地下管線的振動(dòng)力。(3)圍樁圍樁鋼板樁的導(dǎo)向圍檁是保證鋼板樁打入后板樁墻平直的有效措施,鋼板樁設(shè)二道圍檁,導(dǎo)向圍檁由圍檁樁、圍檁組成,圍檁樁和圍檁應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度,一般采用工字鋼和槽鋼組成。該工程圍檁采用[14,圍檁樁采用I16制成,圍檁和圍檁樁采用螺栓連結(jié),以便回收周轉(zhuǎn)。圍檁做法如圖4所示。(4)鋼板樁偏差處理在鋼板樁打入時(shí),須在縱、橫方向設(shè)置一臺(tái)經(jīng)緯儀進(jìn)行監(jiān)控,一經(jīng)發(fā)現(xiàn)鋼板樁有偏差,馬上進(jìn)行糾正處理。第一、第二根鋼板樁的位置和垂直度必須保持準(zhǔn)確。(5)設(shè)樁帽的施工鋼板樁在錘頭的打擊下,容易出現(xiàn)變形和開裂。因此在鋼板樁頂設(shè)一樁帽,樁帽用鑄鋼制成,厚度300mm,樁帽緣用鋼板焊成,高度400mm。樁帽內(nèi)與鋼板樁空隙約有20mm,使樁帽易戴在樁頂上。(6)鋼硬件打印方法樁起吊放到樁位上固定→吊起樁帽戴在樁頂上→樁垂直度校正→板樁打入1.5m～2m后→進(jìn)行樁垂直度校正→將板樁打至設(shè)計(jì)標(biāo)高。4.3板樁內(nèi)支撐設(shè)置(1)鋼板樁排列間距為500mm,中間空隙采用50厚木板進(jìn)行護(hù)土堵塞,以免造成樁間土體松動(dòng)塌落。如圖5所示。(2)鋼板樁的內(nèi)支撐。鋼板樁打入到位后,在板樁上端約500mm處沿縱向設(shè)置I28工字鋼連系梁,連系梁與板樁聯(lián)結(jié)采用螺栓連接,以便周轉(zhuǎn)回收,如圖6所示。橫向設(shè)兩道(超5m深時(shí))內(nèi)支撐,內(nèi)支撐采用Φ152×10及Φ230×14鋼管,分別支撐于連系梁和鋼板樁交接處,用法蘭盤連接。支撐鋼管中部設(shè)調(diào)位套筒,以調(diào)整長度,內(nèi)支撐鋼管按@3000布設(shè)。板樁內(nèi)支撐系統(tǒng)如圖7所示。4.4內(nèi)支撐安裝部位(1)在內(nèi)支撐條件下進(jìn)行挖土是比較困難的,因此,內(nèi)支撐的安裝必須與挖土密切配合。為方便挖掘機(jī)挖土,減少內(nèi)支撐對(duì)挖土的影響,在端頭(即第一根)的內(nèi)支撐采用I28工字鋼作為支撐,以加強(qiáng)土方開挖空后板樁支撐系統(tǒng)的剛度。土方開挖到位后,立即進(jìn)行內(nèi)支撐安裝。(2)溝槽降水。由于受場地的限制,不能采用井點(diǎn)降水,只能在開挖的溝槽內(nèi)設(shè)排水明溝集中排水。4.5鋼板樁清理及調(diào)直鋼板樁在混凝土箱涵施工完畢,并進(jìn)行土方回填后即可拔除。板樁拔除仍采用挖掘機(jī)安裝液壓振動(dòng)錘逆向振動(dòng)拔除,用吊車配合。拔除的鋼板樁應(yīng)進(jìn)行回收和調(diào)直。拔除板樁的樁孔用粗砂填實(shí)。5位移值與變形值對(duì)比我們對(duì)鋼板樁在土方開挖過程和開挖后進(jìn)行變形和位移值的觀測,最大位移值為40mm,其值在開挖深度(6.5m)的1%內(nèi),沒有造成塌方現(xiàn)象。6內(nèi)支撐板樁的h與hd比(1)在設(shè)計(jì)或計(jì)算擋土鋼板樁時(shí),坑底鋼板樁入土處應(yīng)作彈性嵌固點(diǎn),計(jì)算公式可用“彈性支點(diǎn)法”來計(jì)算板樁截面最大彎矩和剪力。(2)板樁的埋置深度選取要適當(dāng),過深則浪費(fèi),過淺則不安全。從各種資料看,設(shè)內(nèi)支撐板樁的h與hd比一般不超過1∶1。(3)