亞運城綜合管溝鋼板樁深基坑支護的應用

摘要:本文主要針對亞運城綜合管溝交叉段鋼板樁的地質情況、基坑開挖斷面尺寸和開挖深度，從鋼板樁支護選型及安全穩定性等方面進行論述，在鋼板樁支護深基坑開挖方面取得了些經驗，為以后同類施工提供參考和借鑒。

關鍵詞:綜合管溝 深基坑 鋼板樁 支護

1 工程簡介

綜合管溝總長度597.8米，標準段橫斷面BxH=504X3.75M，端部井溝基坑開挖約為9.3m，采用鋼板樁支護開挖，基坑支護采用鋼板樁+鋼腰梁+內支撐支護，鋼板樁采用Ⅳ型拉森鋼板樁，鋼腰梁采用2I32b工字鋼，內支撐采用φ500×12鋼管支撐，上下設置兩道支撐，基坑開挖深度7.2m，鋼板樁長度12m，嵌入深度5.8m，基坑底采用攪拌樁進行加固，以確保基坑安全開挖，管廊結構順利施工。

施工段地質情況 根據區域地質報告，自上而下土層分布為:①表層為回填土，并不均分布積存一定量塊石，積存一定量的天然降水，該層土層厚度約1.5～2M。②次層沉樁段為淤泥層，淤泥層厚度為5～10M局部為14M。③樁端持力層段為粉質粘土。

2 施工方案的確定

2.1 鋼板樁的選用 根據勘察設計圖紙及現場查勘，工程所在地場地特點，結合鋼板樁的特性、施工方法等方面進行考慮，根據廣州市市政工程設計研究院綜合管溝施工圖設計，本標段綜合管溝工程開挖深度采用12m鋼板樁。鋼板樁采用2工30C腰梁加鋼管D300×8及D500×12支撐與腰梁焊牢。

2.2 施工方法 根據施工圖及高程放設沉樁定位線→實施表層回填土剝離→根據定位線控設沉樁導向槽→整修平整施工機械行走道路→沉設圍護樁→將圍護樁送至指定標高→焊接圍囹支撐→挖土→管溝施工→基坑回填→拔除鋼板樁。

鋼板樁施工完畢后，對上部2m高度的土方采用1:1.5放坡開挖，坡面采用20厚C20混凝土護坡。交叉口剩余垂直開挖的土方分三層進行開挖，每層土方挖至該層底標高下50cm，及時進行鋼支撐及圍檁安裝，圍檁采用I32b工字鋼，鋼支撐為Ф500×12鋼管，當管溝首次混凝土施工完畢后(施工至鋼板止水帶)，在管溝底部回填砂，回填砂宜摻適量水泥(3%左右)，以替換管溝開挖時的第二道鋼管支撐，為綜合管溝施工提供工作面。

如下圖所示:

2.3 鋼板樁支護的驗算:

2.3.1 計算拉森樁入土深度 根據鋼板樁入土的深度，按單錨淺埋板樁計算，假定上端為簡支，下端為自由支承。這種板樁相當于單跨簡支梁，作用在樁后為主動土壓力，作用在樁前為被動土壓力，壓力坑底以下的土重度不考慮浮力影響。

計算簡圖如下。

當開挖深度等于4.5m時將以上數據代入上式中可得下式:

t3+19t2+35t-378=0

得鋼板樁最少入土深度為:

t=3.68m

所以當開挖深度為4.5m時鋼板樁總長度為:

L=4.5+3.68=8.18m

選用9m的鋼板樁是安全的

當開挖深度等6m時將以上數據代入上式中可得下式:

t3+18t2+33t-459=0

得鋼板樁最少入土深度為:

t=3.89m

所以當開挖深度為4.5m時鋼板樁總長度為:

L=6+3.89=9.89m

選用12m的鋼板樁是安全的

鋼支撐、鋼板樁受力驗算:

2.3.2 鋼支撐驗算:

容許承載力為:[M]=[σ]W=180*2200*10^3/10^6=396KN.M>111.7KN.M

鋼φ500×12鋼支撐慣性矩Ix=54797.799cm4，截面面積A=183.972cm2，截面慣性半徑i=(Ix/A)0.5=17.259cm，長細比λ=l/i=6.9*10^2/17.259=40，查表得穩定系數φ=0.941，許承載力為[N]=φfA=0.941*215*183.972*10^2/10^3=3722KN>349/sin71=349KN滿足要求

2.3.3 抗傾覆穩定性驗算

抗傾覆安全系數:

Mp——被動土壓力及支點力對樁底的彎矩，對于內支撐支點力由內支撐抗壓力決定;對于錨桿或錨索，支點力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值。

Ma——主動土壓力對樁底的彎矩;

注意:錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。

序號 支錨類型 材料抗力(kN/m) 錨固力(kN/m)

1內撐 666.667——

Ks=3.306≥1.200，滿足規范要求

抗隆起驗算

Prandtl(普朗德爾)公式(Ks≥1.1～1.2)，注:安全系數取自《建筑基坑工程技術規范》YB 9258-97(冶金部):

Ks=2.159≥1.1，滿足規范要求。

3 鋼板樁的位移安全監測

基坑安全監測應委托有資質的專業監測單位承擔，施工單位配合專業監測單位采取有效的安全監測措施，各監測項目在基坑支護施工前應測得穩定的初始值，且不少于兩次。各監測工作的時間間隔根據施工進度確定，在開挖卸載急劇階段，間隔不得超過兩天，其余情況可延至5天。當結構變形超過有關標準或場地條件變化較大時，應加密觀測。

基坑監測數值表

4 結論

通過深基坑施工和檢測，該鋼板樁支護方案安全可靠，相對于基坑放坡開挖簡便和快捷，綜合管溝是亞運城市政工程施工的控制重點工序，既加快了關鍵工序的施工進度，又保證了工程施工的質量和安全，為后續的綜合管溝施工提供了重要的參考和借鑒。

參考文獻:

[1]汪正榮.《建筑地基與基礎施工手冊》.建筑工業出版社.2005.

[2]張伯平，黨進謙.《土力學與地基基礎》.西安地圖出版社.2001.