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    钢板桩由于具有多种优势,在基坑支护的应用较为广泛,但在面临复杂的施工环境下,往往需要综合考虑具体情况,结合其他支撑方式来构建更为安全和完整的支护体系。本文以某深基坑开挖工程为例,系统阐述在面临软弱地质、临近江边和周边地基沉降要求高的情况下,构建以钢板桩支护为主,内支撑为辅的深基坑支护体系的设计及施工工艺。 深基坑;钢板桩支护;施工工艺 在基坑开挖过程中,支护方式多种多样,一般有锚杆、预应力锚杆、钢管桩、挡土墙、管桩、内支撑、放坡等方式,但具体采取哪种方式,需要结合施工环境和相关施工安全与成本来综合比选。一般来说,为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全,对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。建筑基坑支护应综合考虑场地工程地质与水文地质条件、基坑开挖深度、降排水条件、基础类型、周边环境对基坑侧壁变形控制的要求、基坑周边荷载、施工季节及施工条件、支护结构使用期限等因素,做到因地制宜、因时制宜、精心勘察、合理设计、精心施工、严格监控。在这些基坑支护方式中,钢板桩由于具有多种优点,而日益受到广泛应用,尤其是在面临复杂的施工环境下,更显示出其施工安全性、便捷性、可重复利用、经济性和适用性强等独特优势。钢板桩支护一般应用于基坑深度超过五米的深基坑支护。它属于一种连续支护。钢板桩的形状类似于U型钢但比U型钢宽和深。本文将重点介绍在基于软弱地质和临近江边情况下,某深基坑开挖工程中所采用钢板桩支护体系的设计和施工工艺。 1 工程概况 本工程为临近江边某五星级酒店的地基开挖工程,该地基开挖面积较大(40mX20m),开挖深度达10米;现场地面标高平均值为2.0米,地基底设计标高为-8.0米,地下水位在地平下约2米处,地基的一侧临近江边仅仅20米,对面的一侧靠近某高层住宅楼,对地基的沉降要求较高;与此同时,该工程所在地的地质为粉质粘土层,土质水渗透率较大。根据该地区地质情况和施工环境,考虑到该深基坑所处地质及临近江边等复杂的环境因素,最终决定本工程深基坑降水措施采取轻型点降水方法,而深基坑坑壁保护采用钢板桩再加内支撑的支护结构。 2 工艺流程 测量定位放线→桩机导架安装机就位→测建桩机垂直度和水平度→吊车板桩就位插桩→套上桩帽→轻打锤击→桩打设至标高→桩机位移→重新之前的施工程序至打桩结束→上部内支撑安装→基坑开挖→降水和止水堵漏→监控钢板桩的变形、周边底层的沉降和渗水情况→基坑开挖至设计标高→设置内部下支撑。 3 钢板桩施工 3.1 施工的准备及控制指标 本方案所选用的钢板桩为FSPIII型,利用地面吊车配合振动锤、下层内撑作导向进行打设。通过对工况分析,钢板桩等受力计算详见后文。 机械、材料及场地准备 3.1.1 本方案钢板桩采用长度为12m,现场已有地面吊机配合打设。振动锤、手拉葫芦等机具应事先组织进场。 3.1.2 钢板桩材料进场后,仔细进行检查,谨防钢板桩变形,否则应立刻进行维修。 3.2 技术参数控制 3.2.1 本工程进场钢板桩应符合现行施工规范,强度等指标应能得到保证。如果钢板桩存在脆弱面,应进行补强处理或弃用; 3.2.2 钢板桩打设利用下层内撑作导向,打设时严格控制垂直度,以1%为宜; 3.2.3 由于地质覆盖层厚,初步拟用L=12m钢板桩,如果打设时最后十次平均贯入度大于2cm,应驳接加长板桩,选用L=14m; 3.2.4 钢板桩顶面标高控制在 3.0 m,以利于承台钢筋施工。 3.3 施工注意事项 3.3.1 在施工前应进行详细的技术交底,并制定相应的质量、安全保证措施,确保施工顺利进行; 3.3.2 为保证下层内撑下放顺利,以该层内撑外圈梁作钢板桩打入的导向装置,在钢板桩施工时应预留3~5cm间距,确保不因钢板桩倾斜而制约下放施工。 3.3.3 考虑到地下土层的渗水情况,在进行钢板桩施工的同时要进行止水防渗,在材料进场时,经过检查的钢板桩在打设施工过程中也会出现锁口不密以及卷口等现象而导致渗水,此时可在内侧进行处理。 3.3.4 钢板桩打设时,每施打完毕一根钢板桩,应与前一根相邻桩临时焊接,避免下一根施打时导致前一根被动跟进。 3.3.5 上层内撑拼接、安装好以后,堵漏抽水过程中,加强对钢板桩变形量的观察,务必使钢板桩能受力均匀,并处于合理工况。 4 钢板桩强度及刚度验算 固定钢板桩结构布置为设两道内撑,下道位于中心标高▽-7.8m处,上道位于中心标高▽2m处。钢板桩顶标高▽2m,底标高▽-8.5,进入土层10 m。根据《建筑基坑围护技术规程》和《钢结构设计规范》等相关施工技术规范进行验算。结果如下 4.1 钢板桩结构计算(1m计算宽度) 由于钢板桩受到上下两道支撑及土侧压力的作用,从受力点来分析,可得到钢板桩的三弯矩方程 代入相关数据得 M=14.9(t.m) M F上.5.1= ×5.1 F上=1.4(t) F中.5.56F上.10.75=5.1×5.65×2.82 5.1× 5.1×0.5×(5.65) F中=28.64(t) F下=5.1×5.65 5.1×5.1×0.5-28.64-1.4=11.78(t) 因此,1m宽拉森 Ⅲ 型钢板桩截面特性W=508cm3I=4811 cm4 钢板桩最大应力 σmax= (mpa) 钢板桩最大挠度fmax=-0.0642=( -0.0642×14.9×5.652) = =0.04(m)=4(cm) 4.2 圈梁结构计算(2I56a) 圈梁的特性参数IX=65576×2cm4WX =2342×2cm3 圈梁的受力弯矩M-= =117(t.m) 圈梁所受应力σ= =250(Mpa) 圈梁的最大挠度f==0.65(cm) 4.3 混凝土内撑梁结构计算 混凝土标号C25,轴力设计强度[σ轴]=14.5Mpa F轴=28.64×7=200.5(t) σ轴=满足要求。 4.4 吊架结构受力计算 力学模式 材料物理特性 E=2.1×1011(N/m2) Ix= 0.64482×10-3(m4) [σ]=170(Mpa)Wx=0.2866×10-2(m3) [τ]=100(Mpa)Sx=0.1673×10-2(m3) 荷载系数K=1.25 B=0.225(m) [f]= Mmax=1.25×( ) =46.344(t

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