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        拉森鋼板樁在基坑圍護(hù)中的應(yīng)用

        2018-07-04 03:09:56余曉皓
        福建交通科技 2018年3期
        關(guān)鍵詞:拉森駁岸檢查井

        ■余曉皓

        (福建省榕圣市政工程股份有限公司,福州 350011)

        拉森鋼板樁本世紀(jì)開始在我國(guó)興起廣泛使用,并在工程建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用??稍跇蛄夯A(chǔ)圍堰、大型管道鋪設(shè)、臨時(shí)溝渠開挖時(shí)作為擋土、擋水、擋沙墻等,大大提高了施工安全和工效。拉森鋼板樁做基坑圍護(hù)具有很好的防水功能,較多的應(yīng)用在淺水區(qū)基礎(chǔ)工程施工,適用于淺水及地質(zhì)覆蓋較厚的砂類土等作為封水和擋土的結(jié)構(gòu)。

        1 工程概述

        福州市閩江北岸中央商務(wù)中心片區(qū)路網(wǎng)工程北側(cè)出水口兩根DN1400雨水管道,穿過(guò)工業(yè)路接駁大慶河的現(xiàn)澆檢查井位于臺(tái)江區(qū)工業(yè)路旁貼近大慶河駁岸。臺(tái)江區(qū)工業(yè)路祥坂路口至西二環(huán)段由于中防萬(wàn)寶地下商城工程建設(shè),該段原河道遷改北移舊河道回填雜填土及砂,地質(zhì)條件復(fù)雜。接駁檢查井離大慶河河道駁岸距離近,施工時(shí)基坑開挖深度大,對(duì)河道駁岸和工業(yè)路路基的安全威脅大。對(duì)基坑開挖的支護(hù)要求比較高,所以采用拉森鋼板樁對(duì)現(xiàn)澆檢查井的基坑進(jìn)行支護(hù)。該段工業(yè)路的地面標(biāo)高介于6.8~7m,檢查井內(nèi)底標(biāo)高為2.5m,基坑深度約為4.3~4.5m。

        ⑴地形條件

        穿過(guò)工業(yè)路接駁大慶河的檢查井位于工業(yè)路祥坂路口至西二環(huán)段現(xiàn)狀河道旁的舊河道處,距離祥坂路口公交站臺(tái)約15m,距離菏澤小區(qū)通道約10m,基坑的開挖深度在5m范圍內(nèi)。大慶河現(xiàn)狀河道河底高程(羅零高程,下同)為2.8m,檢查井底高程為2.5m,基坑寬5m,長(zhǎng)7m。

        ⑵地質(zhì)條件

        根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開挖探明情況及地勘資料,約0.5m左右雜填土,2~4m砂層,砂層下為淤泥層。場(chǎng)地內(nèi)地下水主要為賦存于淤泥、雜填土中的孔隙水,場(chǎng)地周圍臨近大慶河與閩江相通,水位受閩江潮汐影響較大。

        2 拉森鋼板樁在基坑支護(hù)中的應(yīng)用

        本工程現(xiàn)澆檢查井基坑位于工業(yè)路上缺乏放坡條件,采用拉森鋼板樁能滿足基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)本身的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及變形的要求,可以確保周邊公交站臺(tái)及大慶河駁岸的安全。且選用拉森鋼板樁安全可靠,施工工期短?;娱_挖大部分在細(xì)砂層,由于地下水豐富,造成流砂現(xiàn)象嚴(yán)重,施工難度大。故選用拉森鋼板樁支護(hù)方案。

        2.1 拉森鋼板樁的選用及穩(wěn)定性分析

        2.1.1 鋼板樁的選用

        根據(jù)本工程所在的場(chǎng)地特點(diǎn),投用SP-IV型拉森鋼板樁來(lái)做基坑支護(hù)(見圖1),其截面特性見表1。圍檁采用HW350×350圍檁進(jìn)行連接,轉(zhuǎn)角設(shè)置專用構(gòu)件,采用φ609×12鋼管進(jìn)行內(nèi)支撐,現(xiàn)澆混凝土檢查井施工時(shí)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整對(duì)撐間距并及時(shí)回頂。

        圖1 SP-Ⅳ型鋼板樁截面圖

        根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50017-2003,材料主要參數(shù)如下:

        ⑴彈性模量:拉森 IV鋼板樁、A3型鋼:E=2.10×105MPa;

        ⑵鋼材密度:ρ=7850kg/m3;

        ⑶抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:f=215MPa;

        表1 SP-Ⅳ型鋼板樁截面特性表

        ⑷抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:fv=125MPa。

        2.1.2 鋼板樁的受力驗(yàn)算

        (1)土的力學(xué)計(jì)算

        因?yàn)楸竟こ袒由疃?.5m,基本為雜填土和砂層,按沙土平均取值r=16.5kN/m3,粘聚力c=0kPa,內(nèi)摩擦角φ=15°。以鋼板樁承受的主動(dòng)土壓力作為有效土壓力,以工業(yè)路路面高程7m為基準(zhǔn)計(jì)算各高度處的有效土壓力。工業(yè)路地面荷載依照30t考慮換算后為5kN/m2,換算為土高度 h0=q/γ=5/16.5=0.30m。

        (2)有效主動(dòng)土壓力計(jì)算

        ①工業(yè)路路面7m位置時(shí)的土壓力強(qiáng)度

        ②支撐處的土壓力強(qiáng)度

        ③基坑底的土壓力強(qiáng)度

        (3)支撐層數(shù)及間距

        按照等彎矩確定各層支撐的間距,則頂部懸臂端的最大允許跨度為:

        施工時(shí)采用布置一層支撐,即從地面下2m設(shè)置HW350×350圍檁,加φ609鋼管橫撐。

        (4)施工工況下圍檁計(jì)算

        (采用近似法計(jì)算)圍檁受力。

        基坑開挖4.5m到基底時(shí)土壓力最大,均布荷載為12.33kN/m,則此時(shí)鋼板樁所受的最大彎矩為:

        Mmax=0.125×q1×l2=0.125×12.33×32=13.87kN·m

        則鋼板樁所受最大彎曲應(yīng)力為:

        可以滿足要求。

        (5)鋼板樁最小入土深度計(jì)算

        采用盾恩近似法計(jì)算。

        即(Kp-Ka)x2-KaHx-KaHh4=0

        (1.698-0.589)x2-(0.589×4.5)x-0.589×4.5×2.5=0, 求解得x=3.92,鋼板樁入土深度大于3.92m,即可滿足要求。按1.5安全系數(shù)考慮,3.92×1.5+4.5+0.5<12,選用12m長(zhǎng)鋼板樁可以滿足要求。

        2.2 鋼板樁施工工藝

        2.2.1 鋼板樁施工工藝流程

        鋼板樁施工工藝流程如下:

        依據(jù)圖紙放樣→路面清表→依據(jù)定位線設(shè)導(dǎo)向槽→施打鋼板樁→基坑挖土→焊接圍檁支撐→基坑開挖、檢查井施工→回填沙→拔除鋼板樁。

        2.2.2 導(dǎo)向架的安裝

        在鋼板樁施工過(guò)程中控制樁的打入精度,即利用工業(yè)路瀝青路面作為基面設(shè)置單層雙面間距3m的導(dǎo)向架,以保障沉樁軸線位置的準(zhǔn)確和樁的豎直,提高樁的貫入能力。

        2.2.3 鋼板樁打設(shè)

        本工程采用50t履帶吊+振動(dòng)沉樁錘插打,其施工方便、速度快,可以滿足基礎(chǔ)施工的要求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件采用單獨(dú)打入法,其優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)便、不需輔助支架,存在的缺點(diǎn)是易使鋼板樁向一側(cè)傾斜,不易糾正。作業(yè)的順序首先從靠近祥坂公交站一側(cè)開始,逐塊插打每塊鋼板樁,自始至終連續(xù)作業(yè)不停頓。按照單獨(dú)法連續(xù)施打,控制樁頂外露高度不宜相差過(guò)大。

        2.2.4 鋼板樁的拔除

        拔除鋼板樁前,應(yīng)控制震動(dòng)影響和減少拔樁帶出土方,并應(yīng)注意拔樁的順序和時(shí)間,避免引起工業(yè)路地面沉降和位移,給已施工的現(xiàn)澆檢查井帶來(lái)危害,并影響臨近大慶河道駁岸、工業(yè)路路基及底下管線的安全。為防止拔樁時(shí)土體帶出,減少地面沉降,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回填,拔樁過(guò)程多震動(dòng)幾分鐘,使樁孔更為密實(shí)。在回填砂時(shí),應(yīng)高出鋼板樁30cm,拔樁時(shí)靠樁的振動(dòng)力,滲漏到所拔樁位置,使之達(dá)到密實(shí)效果。

        本工程采用震動(dòng)錘震動(dòng)以破壞土的粘聚力,實(shí)施過(guò)程中應(yīng)注意拔樁順序避開轉(zhuǎn)角,從直線段靠近轉(zhuǎn)角樁大概5根左右位置開始;遇到難拔的樁,可以采用向下壓打20cm左右,再拔出。一般拔樁跟打樁順序調(diào)個(gè)方向。

        3 注意事項(xiàng)

        3.1 打樁注意事項(xiàng)

        ⑴鋼板樁施打前,要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙現(xiàn)澆檢查井的尺寸大小,需要邊沿外預(yù)留支模、拆模的空間,以測(cè)量放樣確定位置。

        ⑵本工程現(xiàn)澆檢查井位于工業(yè)路道路范圍內(nèi),施工前應(yīng)仔細(xì)勘察地下管線等構(gòu)造物等。

        ⑶剔除變形破損的鋼板樁,施打前使用的鋼板樁應(yīng)在鎖口涂黃油潤(rùn)滑。打樁過(guò)程應(yīng)著重控制垂直度,傾斜度不應(yīng)超過(guò)2%,否則應(yīng)拔出重打。

        3.2 拔樁注意事項(xiàng)

        ⑴鋼板樁拔除應(yīng)根據(jù)施工時(shí)的施工日記記錄的打樁順序,按相反的順序拔除。

        ⑵本工程位于工業(yè)路上,拔除時(shí)應(yīng)注意交通疏導(dǎo),鋼板樁堆放應(yīng)順著工業(yè)路車行方向,拔完及時(shí)運(yùn)走。

        ⑶鋼板樁拔除過(guò)程,遇到個(gè)別難拔的應(yīng)采用震動(dòng)下壓的方式。

        4 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

        本工程現(xiàn)澆檢查井通過(guò)采用拉森鋼板樁作為基坑開挖支護(hù)方案,大大提高了工效,提前一周完成二環(huán)路與工業(yè)路排澇的施工任務(wù),且周邊駁岸及道路未出現(xiàn)沉降及開裂等情況,既加快了施工進(jìn)度又確保了施工質(zhì)量安全。通過(guò)本工程實(shí)例,采用拉森鋼板樁支護(hù)施工快速簡(jiǎn)單,質(zhì)量安全管控容易。施工過(guò)程要做好施工日記記錄,有利于打樁的順序,使拔樁更加容易。拉森鋼板樁在基坑圍護(hù)的應(yīng)用值得推廣應(yīng)用。

        [1]汪正榮.建筑地基與基礎(chǔ)施工手冊(cè).建筑工業(yè)出版社,2005:75-76.

        [2]張伯平,黨進(jìn)謙.土力學(xué)與地基基礎(chǔ).西安地圖出版社,2001.23.

        [3]國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JGJ120-99,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

        [4]GB 50017-2003,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

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