鋼板樁支護體系在深基坑中的應(yīng)用

林 建 洪

(福建 廈門 361000)

0 引言

隨著各個城鎮(zhèn)的基礎(chǔ)設(shè)施和高層建筑不斷出現(xiàn),基坑開挖場地空間愈來愈小,垂直開挖基坑深度愈來愈深和基坑規(guī)模愈來愈大等特點。許多施工場地達不到較經(jīng)濟放坡開挖要求,尤其是在施工過程中需要穿越周邊建筑物及地下管道設(shè)施,若沒有采取合理的支護,同時確保施工的安全質(zhì)量進度，則會影響到周邊建筑物的安全，破壞到周邊的生態(tài)環(huán)境和影響工期。因基坑支護造價較高,沿基坑周邊每米需萬把元。在確保安全可靠、施工工藝相對簡單、提高施工效率的基礎(chǔ)上,依據(jù)不同的水文地質(zhì)和施工技術(shù)要求、現(xiàn)有的機械設(shè)備,選擇經(jīng)濟合適的支護設(shè)計方案,始終是深基坑支護需探討的主題。鋼板樁支護是應(yīng)用新型環(huán)保建筑材料和施工技術(shù)，普遍應(yīng)用于防洪塌方、市政地下水管、防波堤岸、搶險、防滲墻、水閘、建橋圍堰等工程，具有以下的優(yōu)點[1]：

1)強度高、輕型，隔水性較好、重復(fù)使用利用率高。

2)施工具有良好的環(huán)保優(yōu)勢，減少了土方開挖和回填土量，同時減少混凝土的使用量，最大限度減少對土地的擾動，有效地保護周邊生態(tài)環(huán)境。

3)施工簡單，工期縮短，建設(shè)費用較省；對場地和空間的要求低，不受天氣條件的制約。

鋼板樁位移較小，能較好保證安全，施工工藝比較成熟，工期快又容易保證，造價費用較低，性價比較高。下面列舉漳州某大型項目的支撐體系在深基坑工程中的實際應(yīng)用,供同業(yè)參考。

1 工程基本概況

一工程總建筑面積114 886.2 m2，含地下室19 811.5 m2，上部建筑面積為95 074.7 m2，包含會所、地下1層、地上由4棟18層、4棟28層建筑組成。由于兩面有高層建筑，一面市政道路。基坑開挖至承臺墊層底,至淤泥層,基坑擬定開挖深度為4.650 m～5.520 m,基坑面積約為19 030 m2,土方量約為96 771 m3。由于周圍有重要建筑物及市政設(shè)施,情況較為復(fù)雜，因距離比較靠近且不允許土體位移及周圍地面沉降變形。所以基坑支護采用上部卸載,HUC鋼板樁加錨索、局部角撐聯(lián)合支護體系。

2 工程地質(zhì)條件

1)素填土:人工回填土。灰黃或褐黃色,稍濕～飽和，成分以粘性土為主,碎石等硬質(zhì)物含量約占5%～10%。層厚為0.90 m～2.00 m。

2)耕土:原地耕作土。灰褐或灰色等,松散,很濕～飽和,主要成分為粘性土及粉細砂,含有較多的植物根莖。層厚為0.30 m～2.10 m。

3)淤泥:深灰～灰黑色,飽和,流塑。層厚為4.60 m～17.20 m。

4)粉質(zhì)粘土:褐黃色或灰白色等,飽和可塑,局部為硬塑。厚度為8.10 m～32.90 m。

5)殘積砂質(zhì)粘性土:灰白色、黃褐色或灰黃夾白色等,飽和可塑～硬塑,層厚為3.20 m～19.50 m。上層滯水主要賦存在素填土層及耕土層中,該孔隙連通性、滲透性因顆粒組成的不同而差異性較大,水量總體一般。

3 支護方案論證

該工程對工期要求較嚴格,三面主要為鋼板樁+內(nèi)撐聯(lián)合支護方案，頂部用土釘墻噴錨配合；另一面(與構(gòu)建物較寬處)為土釘墻噴錨。

1)放坡開挖加土釘墻噴錨掛網(wǎng):該方案造價較低,但變形較大且存在安全系數(shù)較低,適用場地開闊，周圍無重要建筑物的工程,本工程臨近有舊建筑物的安全，受場地限制,無法放坡,不予采用。

2)地下連續(xù)墻：剛度大，止水效果好，是支護結(jié)構(gòu)中最強的支護形式，適用地質(zhì)條件差和復(fù)雜，基坑深度大，周邊環(huán)境要求較高的基坑，但由于造價高，施工要求專用設(shè)備，不予采用。

3)沖(鉆)孔圍護樁加重力式水泥土墻:墻身強度高,剛度大,支護穩(wěn)定性好,變形小，該方案雖然安全度高,但造價偏高,施工中有大量泥漿排出,容易引起污染,工期偏長,不予采用。

4)鋼板樁加內(nèi)支撐圍護結(jié)構(gòu):此方案在鋼板樁頂部設(shè)置冠梁,且在角部和基坑橫向用鋼管做內(nèi)支撐；在危險較小處的鋼板樁后設(shè)置錨索。整體支護結(jié)構(gòu)強度高,穩(wěn)定性好，基坑開挖時坑體變形小,保證了安全;技術(shù)工藝又快又成熟,施工相對簡單,工期可大大縮短;基礎(chǔ)工程及地下室施工完成后可將鋼板樁拔出,鋼板樁回收循環(huán)利用率高,造價相對較低,性價比高,所以決定采用此方案[2]。

4 基坑支護設(shè)計要點

1)由于基坑開挖深度為4.650 m～5.520 m,基坑安全等級定為二級。重要性系數(shù)Y=1.0，本工程采用上部卸載,HUC鋼板樁加錨索、局部角撐聯(lián)合支護體系,用理正深基坑支護結(jié)構(gòu)軟件進行設(shè)計,符合JG 20—99建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[3]。

2)采用上部卸載結(jié)合HUC鋼板樁加錨索及水泥土攪拌樁被動區(qū)加固進行支護,場地標高為3.600 m,上部放坡坡面噴射50 mm厚C20噴射混凝土,內(nèi)掛φ8@300×300鋼筋網(wǎng)。坡面下部打入9 m長U12型鋼板樁及21 m長H型鋼,型鋼中間按要求打入1道3×7φ5@1 600錨索。坑內(nèi)打14排16.5 m長φ500@400水泥土攪拌樁,水泥土攪拌樁與HUC鋼板樁間打一排φ500@400單重管高壓旋噴樁(施工順序:先施工組合鋼板樁,再施工水泥土攪拌樁,最后施工單重管高壓旋噴樁),見圖1a)。

3)采用上部卸載結(jié)合HUC鋼板樁加錨索及鋼支撐進行支護,場地標高為3.820 m,上部放坡坡面噴射50 m厚C20噴射混凝土,內(nèi)掛φ8@300×300鋼筋網(wǎng)。坡面下部打入9 m長U12型鋼板樁及15 m長H型鋼,樁間設(shè)置φ609×16鋼管及H型雙拼型鋼圍檁內(nèi)撐。圍檁下部設(shè)置鋼牛腿,見圖1b)。

4)基坑降排水:在坡頂及坡底設(shè)置截水溝,截排水溝截面為500×500,截水溝側(cè)面采用120厚MU10磚砌筑,溝底采用60 mm厚磚砌筑。基坑四周邊坡設(shè)泄水管,將地下水排入坑內(nèi)排水溝,再由集水并用水泵排出坑外。

5 施工與監(jiān)測

5.1 支護系統(tǒng)施工程序及要求

1)必須嚴格遵守先撐后挖的原則,開槽設(shè)置支撐系統(tǒng)。型鋼樁與腰梁應(yīng)緊密接觸,當型鋼樁與腰梁存在間隙時,間隙應(yīng)采用鋼板塞緊并與圍檁焊接。

2)鋼板樁安裝后,加強鋼管撓度觀察及應(yīng)力量測,保證施工安全和四周環(huán)境土體的穩(wěn)定,土方開挖至坑底，立即施工墊層及填槽混凝土。

3)地下室底板(含承臺)，填槽混凝土達到設(shè)計強度后,方可拆除支撐系統(tǒng)。

5.2 基坑監(jiān)測

根據(jù)地下室基坑支護工程設(shè)計:基坑坡頂布置25個水平位移監(jiān)測點和25個豎向沉降監(jiān)測點,17個基坑周邊建筑物沉降監(jiān)測點,深層側(cè)向位移監(jiān)測點9點,地下水位監(jiān)測點9點。對土方開挖全過程進行嚴格監(jiān)測,經(jīng)過3個月的實際監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,基坑支護結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)與地下室施工階段的位移是符合規(guī)范要求的,主體完成后再次監(jiān)測也無異常，說明基坑支護體系在方案上的選擇是理想的。

6 結(jié)語

由于各類地下空間的開發(fā)使用，基坑的開挖支護體系顯得很重要。場地基礎(chǔ)設(shè)施的限制,基坑開挖深度愈來愈深,這樣使得常規(guī)的放坡條件和無支撐圍護的結(jié)構(gòu)開挖逐步被有支撐圍護開挖所代替。通過多年來對基坑支護施工實踐經(jīng)驗總結(jié)了以下幾點[2]：

1)鋼板樁加內(nèi)支撐圍護結(jié)構(gòu):此方案在鋼板樁頂部設(shè)置冠梁,且在角部和基坑橫向用鋼管做內(nèi)支撐；在危險較小處在鋼板樁后設(shè)置錨索。支護整體強度高,基坑開挖時坑體變形小,很好地控制坑壁變形，因此基坑支護在方案上選擇是理想的。

2)鋼板樁常采用靜壓法施工,工地上無泥漿和少粉塵污染，周邊環(huán)境少噪聲污染,符合環(huán)保和綠色施工。

3)進度快質(zhì)量又容易控制，基礎(chǔ)及地下室施工完成后可將鋼板樁拔出，重復(fù)利用高，造價較低，性價比高。鋼板樁對場地和空間的要求低，垂直開挖，場地占用小,不受天氣條件的制約。

參考文獻：

[1] 謝春萍.鋼板樁鋼支護結(jié)構(gòu)在深基坑工程中的應(yīng)用[J].福建莆田皖西學(xué)院學(xué)報,2004,20(5):75-78.

[2] 廖麗鳳.鋼板樁+鋼鉤內(nèi)支撐體系在深基坑支護中的應(yīng)用[J].廣東科技,2013(13):166.

[3] JCL 120—99,基礎(chǔ)基坑支護技術(shù)規(guī)范[S].