雙排鋼板樁在深基坑中的運用

張作鵬

1 工程概況

廣州亞運城位于廣州市番禺區(qū)東部,石基鎮(zhèn)東南面的海傍村、裕豐村和南派村一帶,規(guī)劃面積約2.7 km2。其中廣州亞運城真空垃圾收集工程(含垃圾處理站)2號中央收集站位于次干道一和主干道一交叉口附近。2號中央收集站上部為鋼筋混凝土框架結構,下部為地下室(地下室埋深約6.00 m),采用預制樁基礎,樁徑0.5 m,單樁豎向承載力特征值1 250 kN,抗拔承載力特征值100 kN。

2 地質條件

廣州亞運城地塊位于廣州市番禺區(qū)中東部,屬珠江三角洲沖積平原地貌,蓮花山水道Ⅰ級階地,地勢開闊,地形較平坦,地面標高約為4.10 m～7.87 m。區(qū)內東面毗鄰蓮花山水道,水網較密集。

2號泵站工程地質情況大致為:4.30(黃海高程)以上為素填土,-5.90～4.30為淤泥,-11.60～-5.90為黏土,-11.60以下為強風化與中風化巖。

3 確定支護方案

為確保基坑安全,經方案論證,工程深基坑支護擬采用雙排的鋼板樁復合結構,原因主要有以下幾點:1)由于淤泥層埋深較淺,淤泥層厚度較厚,采用放坡土體不能穩(wěn)定。2)采用通常灌注樁施工,由于亞運城工期控制嚴格且工期短,若采用灌注樁施工,則不能滿足工期控制點要求,并且成本高。3)若采用雙排鋼板樁復合結構,兩排樁在樁頂用鋼筋拉結,內排樁作為錨固,兩排樁及樁間土體形成重力擋土墻擋土。這樣設計的優(yōu)勢在于鋼板樁可以重復利用,成本低且工期短。

4 雙排鋼板樁支護設計

根據(jù)雙排樁的受力特點,其結構設計應包括墻體穩(wěn)定分析計算、鋼筋拉結強度驗算以及板樁強度分析。基坑剖面見圖1。

4.1 整體性分析

把兩排鋼板樁及其之間的土體等效為水泥土模型,用水泥土模型進行基坑支護計算。假定兩塊鋼板樁之間的土體整體效應(應鋼板樁嵌在黏土層中)使得在這個區(qū)域內的水泥土的c,φ提高,假設是淤泥的φ增加5°,水泥土墻厚取4×0.9=3.6(因放坡)進行水泥土模型計算(見圖2)。

運用理正深基坑計算出來的內力包絡圖如圖3所示。

運用理正深基坑計算出來的抗傾覆穩(wěn)定性驗算、抗滑移穩(wěn)定性驗算、整體穩(wěn)定性計算結果如下:抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù) Ks=1.201≥1.2,抗滑安全系數(shù)Kh≥1.2,滿足規(guī)范要求。

4.2 鋼筋拉結強度驗算

采用SAP軟件進行計算,鋼板樁采用梁單元,錨拉鋼筋采用桿件單元,基坑上在兩塊鋼板樁之間的土按彈簧模擬,基坑下的土按彈簧支承模擬。

基坑支護模型如圖4所示。

根據(jù)SAP算出來的桿單元的內力進行配筋計算。

5 結語

本文通過亞運城2號垃圾真空收集站的設計,介紹了雙排鋼板樁在深基坑計算中的一般過程以及計算方法。按本設計圖方案施工,10 d左右完成打樁、樁頂拉結工作,確保了亞運城工期節(jié)點的要求,保證了基坑底部在施工期間不會出現(xiàn)管涌和滲透,充分體現(xiàn)了鋼板樁在基坑圍護中具有施工進度快、安全、占地空間小的優(yōu)點,值得廣泛的運用與推廣。

[1]JGJ 120-99,建筑基坑支護技術規(guī)程[S].

[2]GB 50010-2002,混凝土結構設計規(guī)范[S].

[3]GB 50021-2001,巖土工程勘察規(guī)范[S].

[4]廣州市政工程設計研究.廣州亞運城真空垃圾收集工程(含垃圾處理站)公共網絡—2號中央垃圾收集站施工圖[Z].2008.

[5]曹長鵬.基礎工程中鋼板樁的施工工藝[J].山西建筑,2009,35(19):124-126.