軟土地基深基礎組合結構支護技術研究

楊澤偉 田哲思 鄒偉光

(中國電建集團貴州電力設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550002)

1 良好的軟土地基施工結構設計

深基坑施工結構設計對施工技術的應用和深基坑施工質量的提高起著至關重要的作用。因此，在軟土地基施工中應注意結構設計，尤其是做好深基坑施工空間的要求，為了滿足施工條件，更重要的是不破壞環境。在實際設計中，施工空間大小基本與深基坑結構一致，但在實際形成中，應根據實際情況確定方法。一般來說，采用的施工方法不僅會影響施工條件，還會影響環保效果。因此，有必要在設計階段參考施工工藝，根據施工工藝確定施工空間。在確定施工空間形成方法時，有必要做好施工結構設計。這就要求相關人員合理安排結構，選擇構件形式，通過選擇最佳結構來保證結構的最優剛度。這樣既可以控制變形，又可以達到環保的目的。要做好這項工作，就要確定施工空間，選擇合適的作業條件，注重環保，只有三者統一才能做好深基坑施工設計。

2 合理地布置施工結構的支撐體系

在具體進行施工結構優化、結合施工工藝、創造寬敞便捷的施工空間的工作時，我們主要可以通過對施工結構中的支撐體系進行平面上的桿件優化布置和高程上的支撐位置選擇來加以實現。平面上的桿件布置可以依據基坑的平面尺寸、形狀和深基礎結構構筑要求，從優化桿系的角度出發，盡可能地創造最經濟的桿件體系，使它既有寬敞平面上的無桿區域，又保持足夠的平面剛架的剛度，用以控制周邊圍護壁的變形。在平面支撐體系的設計中，需要認真處理桿件間的節點，保證整個桿件的幾何不變性，同時要考慮它在受荷情況下可能產生塑性鉸 (鋼筋混凝土支撐)和其他可能改變桿與桿連接假定的部位。對整個支撐體系進行工作狀態下的最不利情況驗算，使整個結構體系在工作中做到萬無一失，確保施工環境安全。另外，在高程布置上，支撐系統要滿足挖土機械在支撐層間的作業要求和深基礎結構的層高布置要求，在這里深基礎結構的層高是確定的，支撐系統高程應讓開結構層位置，但有時結構層是叉層布置的，留給支撐的布置空間很窄，這就需要在很小范圍內準確選擇支撐位置，以創造挖土機械工作的空間，并努力使圍護壁在土壓力作用下的彎矩、剪力因支撐位置的合理而變得較小且均勻。

3 支護結構形式

3.1 支護結構設計

主墩承臺深基坑圍堰支護尺寸55.9m×22.3m，承臺深基坑采用拉森Ⅳ型鋼板樁，拉森鋼板樁單根長度18m，設計頂標高＋1.365，高出地面約30cm。鎖扣鋼管樁采用長度24m的630×12mm鋼管，設計頂標高＋1.90m，底標高－22.1m。圍堰內采用630×8mm鋼管作平面內支撐，內支撐設兩層，第一層支撐設計標高＋0.86m，采用雙拼45B型鋼，第二層支撐設計標高－2.14m，采用三拼150型鋼。采用長24m的630mm鋼管樁與長18m拉森Ⅳ型鋼板樁組合結構，傳統Ⅳ型拉森鋼板樁截面模數2270cm3／m，組合結構截面模數3070cm3／m，組合結構截面模量比傳統Ⅳ型拉森鋼板樁增加截面模量35%。本工藝采用拉森鋼板樁作擋板，鎖扣鋼管樁作傳力桿，采用鎖扣鋼管樁與拉森鋼板組合結構對軟土地基深基礎支護開挖。（1）鎖扣鋼管樁。在長24m的630×8mm鋼管樁上焊接長24m的I10工字鋼制造成鎖扣鋼管樁導向槽。鋼管樁與I10工字鋼采用間斷焊接，間斷距離1m，焊縫長度100mm，厚度7mm。（2）拉森鋼板樁。在長18m拉森Ⅳ型鋼板樁上焊接［8槽鋼制成定位槽，［8槽鋼間斷焊接在拉森鋼板樁背面中心線，間斷距離1m，焊縫長度100mm，厚度7mm。（3）鎖扣鋼管樁＋拉森鋼板樁組合結構。利用振動錘插打已加工成型的630mm鎖扣鋼管樁，并利用鎖扣鋼管樁為導向樁逐片插打拉森鋼板樁，，以形成環型圍堰支護結構。

3.2 結構形式計算

分別采用Midascivil2012及理正深基坑軟件對整體模型進行驗算，鋼板樁采用長18m拉森Ⅳ型鋼板樁，模型采用板單元進行模擬，土壓力及結構信息依據地勘資料進行計算，換算成壓力荷載，鎖扣鋼管樁與拉森鋼板樁在軟件模型中采用彈性連接進行處理模擬計算。

3.3 支護施工工藝

按設計要求安裝圍囹及支撐體系，同步采用挖土機開挖基坑內土層至設計標高，澆筑封底混凝土，（1）主墩承臺第一層開挖至＋0.4m后，制作安裝第一道圍囹，并以圍囹為導向架，插打鎖扣鋼管樁扣拉森鋼板樁，插打順序由中間向兩側，直至倒角合龍處；開挖該層土體，做好周圍防護工作及截水溝措施，避免承臺基坑內積水。（2）主墩承臺基坑第二層開挖，每層開挖深度1.50m，直至開挖至圍囹安裝標高，且該層超挖深度≥0.5m；及時施作圍囹及坑內降水、排水。開挖該層土體，同時設置坑內集水坑，保證坑內無明顯積水。（3）主墩承臺待第二道圍囹安裝、檢查合格完畢后，施作第三層土層；每層開挖深度1.50m，承臺開挖主要是機械開挖,人工挖土為輔；其中主墩承臺開挖至－5.60m時，封底混凝土土體開挖以條形開挖方式，邊開挖邊施作封底混凝土。（4機械開挖時，開挖深度不得超過設計標高，工程樁及支撐鋼板樁不得損壞。（5）基坑內挖出的土，應當及時運出。基坑四周15m范圍內不得堆土。

4 結語

隨著現代建筑物的規模的不斷擴大，對深基坑施工的技術要求越來越高。在施工領域，深基坑復合結構支護技術的研究還存在許多問題需要解決。我相信，通過大量的工程實踐和總結，將形成更完善的深基體復合結構支撐技術體系，促進國家建筑業的發展。