摘 要：以天津市某大型建筑實際深基坑工程為例，通過對地質(zhì)條件的研究，確定采用鋼板樁支護方案。并對局部深基坑支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力進行計算分析，結(jié)合基坑監(jiān)測結(jié)果對支護方案效果進行了評價。研究結(jié)果表明，鋼板樁在沿海軟土地區(qū)有著很好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：鋼板樁；深基坑；支護；穩(wěn)定

Steel Sheet Pile Support Structure Applied to the Locally Foundation Pit

Zhou Yong-gang

（Tianjin binhai tourist area construction of traffic and environment protection bureau， tianjin， 300480）

Abstract： Taking a large construction actual deep foundation pit project in Tianjin city as an example， based on the study of geological conditions， the steel sheet pile support scheme was determined. And the internal force of retaining structure for deep foundation pit is calculated， with the foundation pit monitoring results were evaluated on supporting effect. The results show that， the steel sheet pile in coastal soft soil area has a very good application effect.

Keywords： steel sheet pile； deep foundation pit； support； stability

0.前言

隨著我國人口的增多與建筑需求的日益發(fā)展，城市建設(shè)中大量高層、超高層建筑拔地而起。相應(yīng)地深基坑工程也越來越多，促進了基坑工程設(shè)計和施工技術(shù)的進步。沿海地區(qū)地下水豐富，并且埋藏較淺，因此，在基坑開挖過程中，不僅要考慮支護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，還應(yīng)考慮地下水產(chǎn)生的側(cè)壓力。工程實踐表明，鋼板樁結(jié)合較為緊密，能夠防止外部水體進入，機械化操作程度高，施工簡便并且可重復(fù)使用，因此在沿海軟土地區(qū)有著廣闊的應(yīng)用前景。

本文以天津某大型建筑實際深基坑工程為例，介紹了基坑中局部深基坑的支護設(shè)計方案以及施工過程中難點，為同地質(zhì)條件下深基坑的施工設(shè)計工作提供借鑒。

1.工程概況

中國石油天津大廈工程座落于天津經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，大廈總承包工程主要有主樓部分、輔樓A、輔樓B以及地下車庫出入口A和地下車庫出入口B組成。主樓地上23層，地下兩層，輔樓地上5層，地下一層，見圖1所示。本工程基坑深度不一，其中車庫出入口基坑深度為0～5.85m，圍護結(jié)構(gòu)采用SMW工法樁，內(nèi)側(cè)共用輔樓圍護，坡道最深邊圍護采用灌注樁加雙軸攪拌樁，內(nèi)部設(shè)一道混凝土支撐；輔樓地下一層基坑深度6m，采用雙排灌注樁加雙軸攪拌樁止水帷幕進行圍護，另在四角分別設(shè)置一道混凝土角撐；主樓基坑深度12.3m，與樓座基坑落差約6.3m。

本工程所在場區(qū)表層地下水屬于孔隙潛水類型，以大氣降水補給，蒸發(fā)形式排泄為主，地下水位年變化幅度在0.50～1.00m左右。初見水位埋深1.50～2.90m，穩(wěn)定水位埋深0.80～2.40m。由于周邊環(huán)境復(fù)雜，開挖區(qū)域內(nèi)多為淤泥質(zhì)粘土、降水疏干難度大，并且所在場區(qū)場地為軟弱土，場地類別為Ⅳ類，為抗震不利地段。

圖1 大廈效果圖

2.深基坑基坑支護方案

2.1局部深基坑概況

主樓基坑中，兩核心筒位置各包含一個集水井局部深坑，分別位于主樓ZCT7承臺與ZCT7A內(nèi)部，長度12.176m，寬度8.75m。兩承臺土方開挖深度13.9m，而該集水井土方開挖深度18.25m，比該承臺處土方開挖深度深4.25m，該集水井北側(cè)邊線與負二層底板相連，界面高差5.95m，由于高差較大且場地土為軟土，此部分須進行局部支護，局部深基坑位置如圖2所示。

由于局部深基坑場地狹小，無法進行放坡，基坑支護有較大難度，選擇適當?shù)闹ёo方法是深基坑支護問題最關(guān)鍵的一步， 直接涉及到工程的安全、造價和工期。

2.1支護方案

（1）支護方案設(shè)計

通過對目前常用樁型的比對分析，考慮到鋼板樁的特點， 擬在局部深坑周邊連續(xù)插入40b工字鋼板進行支護，內(nèi)部沿長邊每4m設(shè)一道直徑350mm，壁厚6mm的鋼管撐，鋼管撐與鋼板樁之間通過一道H400×400×24×13mm型鋼腰梁進行連接。

根據(jù)局部深基坑與周邊平臺的高度差值，一共可以分為三個界面：

1）-15m/-19.35m界面。該界面采用工字鋼板懸臂加固，鋼板樁插入后，土方一次開挖到底，剖面見圖2.3.3-19所示。

2）-16.2m/-19.35m界面。因其開挖深度小1.2m，其支護一致，故本界面不必驗算；

3）-13.4m/-19.35m界面。此局部深基坑最終采用采用工字鋼板樁加鋼管撐支護，鋼管撐與鋼板樁之間通過一道H型鋼腰梁連接，其開挖工況分為三步，第一步挖至撐底，挖深2.10m，第二步加撐，第三步挖至坑底，總挖深5.95m。

（2）支護施工

打樁工藝：吊樁就位、檢查垂直度、放下吊錘使樁緩慢沉入土中、檢查樁位和軸線、振動沉樁至設(shè)計要求標高、移位、繼續(xù)沉樁。鋼板樁用三支點導(dǎo)桿打樁機錘擊擊入， 按單樁打入法施工。從板樁的一角開始逐塊打設(shè)。打設(shè)時須注意控制鋼板樁傾斜度。打樁允許偏差：樁頂標高±100mm，板樁軸線偏差±100mm，板樁垂直度偏差1%。endprint

2.2支護方案計算

（1）鋼板樁穩(wěn)定性計算

鋼板樁可根據(jù)受力條件分段按平面問題計算。鋼板樁水平荷載計算寬度可取鋼板樁的中心距，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變形的計算、支點的計算值一般按基坑開挖、地下結(jié)構(gòu)施工過程的不同工況對支護后局部深基坑的整體穩(wěn)定性、基坑抗隆起、以及內(nèi)力進行驗算。場地地質(zhì)條件和計算參數(shù)見表1。地下水位標高為坑底以下1m。驗算時，考慮坑外附加荷載為10KPa。計算得出-13.4m/-19.35m界面鋼板樁的內(nèi)力情況如圖3所示。

經(jīng)驗算基坑各項穩(wěn)定性滿足要求。

（2）鋼管支撐驗算

鋼管支撐為直徑350mm，壁厚12mm，長度8.75m，按壓彎構(gòu)件計算。

繞任意軸X彎曲：

長細比：λ=73.18

軸心受壓構(gòu)件截面分類（按受壓特性）：a類

軸心受壓整體穩(wěn)定系數(shù)：φx=0.823

荷載按1.4的安全系數(shù)，且每四米一道支撐，故計算荷載。

N=1.4×243×4=1166.4.6KN

繞X軸最不利位置穩(wěn)定應(yīng)力按《鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范》公式（5.1.2-1）

該荷載小于鋼材強度210N/mm2，故鋼管支撐安全。

c H型鋼腰梁驗算如下：

鋼腰梁按兩端簡支的三跨連續(xù)梁計算，每跨跨長4m，鋼腰梁采用400×400×24×13mmH型鋼。

通過驗算鋼支撐滿足設(shè)計要求。

3.基坑監(jiān)測

本工程基坑安全等級二級，按照設(shè)計要求，基坑監(jiān)測項目嚴格按照《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范 GB50497-2009》中表4.2.1中二級基坑應(yīng)測項目執(zhí)行。坡頂、樁頂?shù)乃轿灰票O(jiān)測樁頂?shù)乃揭剖顷P(guān)系到基坑安全的重要方面。它的監(jiān)測目的是及時掌握隨著基坑開挖深度的增加樁頂處的變形情況。

根據(jù)埋設(shè)的測斜管對土體深層位移進行監(jiān)測，以便更好地掌握支護結(jié)構(gòu)變形和周圍土體的變化情況。對基坑周邊建筑物、樁頂和支護樁深層位移進行了長時間的持續(xù)觀測，獲得了測得圍護樁頂部各監(jiān)測點水平位移量數(shù)據(jù)。其中CX3監(jiān)測點樁頂以及CX5標準段一個月的監(jiān)測數(shù)據(jù)如圖4所示。

在樁頂布點監(jiān)測位移隨基坑開挖的變化情況，如圖3 所示。從圖中可以看出，隨著基坑施工的不斷進行，各測點的位移呈非線性增長。隨著底板施工的完成，各測點的位移也趨向穩(wěn)定。從監(jiān)測結(jié)果也可以看出，本支護系統(tǒng)達到了預(yù)期支護效果，值得類似工程借鑒。

4.結(jié)語

鋼板樁應(yīng)用于既可達到止水的目的，亦可達到支護的目的，且可獲得良好的經(jīng)濟效益，在沿海地區(qū)高層建筑地下室深基坑圍護結(jié)構(gòu)中具有廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)鋼板樁在本工程的應(yīng)用情況，保證了基坑開挖過程中的安全穩(wěn)定；從監(jiān)測結(jié)果也可以看出，本支護系統(tǒng)達到了預(yù)期支護效果，可以為同類地質(zhì)條件下的基坑工程提供借鑒。

參考文獻

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【文章編號】1006-2688（2017）08-0035-03

【作者簡介】周永剛，天津市濱海旅游區(qū)建設(shè)交通和環(huán)境市容局建設(shè)管理中心，工學(xué)學(xué)士。endprint