拉森钢板桩在深基坑支护中的应用
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第22卷 第11期
2023年11月中国建筑金属结构
CHINA CONSTRUCTION METAL STRUCTUREVol.22 No.11
Nov.202332
0 引言
随着地下空间利用需求的日益增长,深基坑工程已经成
为现代城市建设中不可避免的一部分。基坑支护工程的主要
目标是为地下建筑提供安全可靠的工作空间,同时保护周边
土体和建筑不受到破坏。尽管过去的研究和实践已经开发了
诸如典型的地锚支护、土钉墙、悬挂式护壁等多种有效的支
护方案,但仍然有许多复杂的地质环境和施工条件下,需要
进一步探索更高效、更环保的基坑支护方法和技术。李冰等[1]
提出在富水深基坑支护中应用PLC工法桩,综合考虑了深基
坑位置的地质、水文条件,并且结合施工场地受限的实际情况,
采用了PLC钢管桩组合钢板桩作为止水结构和支护主体,实
践结果表明,PLC工法支护桩整体刚度大,止水效果好,可
以较好地满足施工质量和安全的要求。江焕钊等[2]提出使用
超大环形支撑完成深基坑支护设计,基坑采用地下连续墙和
钻孔灌注桩加等厚度水泥土搅拌墙(TRD)作为围护结构,采
用两层三圆环钢筋混凝土作为支撑结构。薛莹等[3]提出使用
双排桩完成深基坑支护结构施工,双排桩支护结构本质上是
一种悬臂支挡结构,是通过竖向双排混凝土灌注桩、刚性连
系梁和冠梁形成空间门架式支护结构体系,侧向刚度相对较
大,可以对深基坑的变形进行有效的控制。以上研究虽然都
取得了较好的施工效果,但会受到不同工况的限制,普适性
还有待提升。基于此,文章提出采用拉森钢板桩进行深基坑
支护,拉森钢板桩具有普适性强、成本低廉、施工快速、可
重复使用等优点,还能够在稳定土方的同时,减少对附近建
筑的干扰和破坏。通过研究和信大厦工程的实际情况和施工
过程,文章旨在总结经验和教训,提出相应的优化建议,以
指导未来类似道路工程的基坑支护设计与施工。
1 工程概述
位于福建省宁德市蕉城区的和信大厦项目计划建设在一个开阔平坦的场地上。该场地靠近蕉城南路的东侧,闽东技
校的北侧,以及铂金翰小区的南侧。为满足周边建筑物的要
求,地下室与周边建筑物之间的距离将保持在4.0~14.0m之
间。该项目将包括两座建筑物,分别为A#和B#,共计6层
地上和1层地下。建筑总面积约为10 248.56m2,地下室面积
约为2 033.76m2。建筑采用框架结构,并将采用筏板基础形
式。室外地面将整平至标高14.00~17.00 m,而地下室的地
面标高将设定为-5.20m。基坑的开挖深度在5.2~5.5m之
间,周长约为292m。值得注意的是,±0.00相当于黄海高程
的14.675m。为了保证地基的稳固与安全性,工程选用了新拉
森LV钢板桩,结合内支撑的支护方法,在基坑拉森钢板桩支
护平面图周围的环境情况中,地基土的竖向成层分布是主要
的特征。人工填土层呈现杂填土结构,松散且杂乱。素填土
的土质结构性差,不均匀。人工填土层厚度较大,对明开槽
和顶管坑的基坑支护和止水起到一定的影响。冲积层的粉质
粘土土质相对均匀,然而其分布却不够稳定,对明开槽处的
基坑支护和止水构成一定的影响[4]。在和信大厦工程中,明开
挖段正好处于该土层的影响范围之内。全新沉积地层,主要
由淤泥质粉质粘土与粉质黏土间夹杂着细粉质泥土所构成。
虽然这一地层的土质较为平均且位置相对固定,但其软弱的
特点及其较弱的抗拉强度仍给地基保护与顶管开挖提出相应
的问题,如表1所示。
2 基坑支护设计
基坑支护是和信大厦工程中的重要设计内容,采用新拉
森LV钢板桩结合内支撑的形式进行支护,以满足工程的稳定
性要求。为了有效排除基坑内的地下水,和信大厦工程在基
坑内的两侧边线处采取了左右交叉设置大口井的方式。每隔
25m设置一个大口井,这些大口井的主要作用是进行地下水
的排除。大口井的井底高程被设定在坑底高程下5.5m的位置,
以确保能够有效降低基坑内的水位[5]。为了保证基坑的稳定性,
作者简介:胡海兵(1985-),男,工程师。研究方向:工程技术与材料应用。拉森钢板桩在深基坑支护中的应用
胡海兵
(福建晟世杰工程管理有限公司,福建宁德352000)
摘 要:为了提升基坑施工的安全性和稳定性,本文以和信大厦工程建筑工程为例,对拉森钢板桩在深基坑支护中的应用展开研究,首先介
绍了和信大厦工程的背景和工程概述,包括工程的位置和特点,提出在该工程中采用新拉森LV钢板桩结合内支撑的形式进行支护,并重点
说明桩的选用、施打放样与定位等工艺步骤,根据施工结果显示,应用本文方法进行深基坑支护能够有效地抵抗土壤侧向力和地下水的压力,
施工简单便捷、操作灵活,能够适应不同基坑环境的要求,并且能够有效地控制土体的变形和沉降,进而保证基坑施工的安全性和稳定性。
工程的成功完成证明了拉森钢板桩在深基坑支护领域的可靠性和优越性。
关键词:基坑支护;拉森钢板桩;监测;施工案例;和信大厦施工案例
中图分类号:TU753.3 文献标识码:A
DOI:10.20080/j.cnki.ISSN1671-3362.2023.11.01233第11期中国建筑金属结构
和信大厦工程在基坑的两侧内边线上选择了拉森钢板桩进行
打桩。采用的钢板桩型号是新拉森LV钢板桩,这种钢板桩具
有良好的强度和刚度,能够提供可靠的支撑作用。通过将拉森
钢板桩嵌入地下,形成一道连续的板墙结构,可以有效地支
撑基坑周边土体,保持基坑的稳定性。桩长为12m。为了提供
更好的支撑力,还需要在离桩顶1.2m处设置一道支撑来增强
支护系统的稳定性。这道支撑采用型钢H400×400×13×21
作为围檩,并配备型钢H400×400×13×21为横撑,横撑中
间设型钢H400×400×13×21立柱。通过这种支撑形式,能
够有效地提供桩体的纵向和横向支撑,保证基坑的结构安全。
通过设置支撑,能够有效地分担土体的荷载,减少土体的变
形和支护结构的变形,从而确保基坑的稳定性和施工安全。
支撑系统中的围檩和横撑相互配合,形成一个坚固的框架结
构,能够有效地支撑和抵抗土体的侧压力,保证基坑周边土体的稳定性。
图1
围护剖面图(北侧、东侧)
图3 围护剖面图(东侧贴边深坑)
3 土方开挖
3.1 拉森钢板桩支撑基坑施工步骤
在进行拉森钢板桩支撑基坑施工之前,首先需要进行整
平场地的工作,确保施工区域的平整稳固。接着进行排水工
程的测量和放线,确定排水系统的位置和布局。在施工前还要
挖掘上部路面结构层,并进行刨验以确认是否有未知的管线
或其他障碍物。接下来是拉森桩的放线定位和打桩工作。使
用打桩机和振动锤,将12m长的拉森钢板桩打入地下,形成
一道连续的支护墙。在基坑的两侧边线处设置大口井和观测
井,用于排除基坑内的地下水和进行监测。通过启动降水系
统,排除基坑内的地下水,保持基坑干燥。随后进行土方开挖
工作,按照分层开挖的原则进行,严禁超挖和一挖到底的情况 表1 地基土构成、特征
土层编号土层名称土层厚度(m)平均厚度(m)层顶标高(m)层顶埋深(m)土层描述
①杂填土1.60~3.702.401.68~2.32-杂色,松散,主为夹植物根茎的粘性土
②淤泥质粉质粘土4.00~8.906.48-1.58~0.271.60~3.70灰色,流塑,含腐殖质,无摇振反应,稍有光泽,韧性中,干强度中,高压缩性,全场分布。
③-1粉质粘土0.90~4.702.38-3.89~-8.136.10~10.10灰色,软塑,含氧化铁,无摇振反应,稍有光泽,韧性中,干强度中,中等压缩性,局部分布。
③-2粉质粘土1.40~3.902.34-7.99~-10.2110.00 ~11.90灰色,可塑,含云母,无摇振反应,稍有光泽,韧性中,干强度中,中等压缩性,局部分布。
④粉土0.60~3.702.40-8.00~--11.1810.00 ~13.00灰色,稍密-中密,含云母,摇振反应中等,无光泽,韧性低,干强度低,中等压缩性,局部缺失。
⑤粉质粘土2.50~4.703.65-10.43~-12.6812.20~14.80灰色,软塑,含云母,无摇振反应,稍有光泽,韧性中,干强度中,中等压缩性,全场分布。
⑥粉质粘土1.30~3.902.32-13.30~-16.2915.10~18.30灰色,软塑-流塑,含氧化铁,无摇振反应,稍有光泽,韧性中,干强度中,中高等压缩性,全场分布。
⑦粘土4.80~6.705.45-16.33~-18.6818.10~20.80灰黄色,硬塑-可塑,含铁锰结核,无摇振反应,有光泽,韧性高,干强度高,中等压缩性,局部夹10~20cm姜结石,全场分布。
⑧粉质粘土1.20~5.202.12-21.53~-24.1823.30~26.30灰黄色,可塑,含氧化铁,无摇振反应,稍有光泽,韧性中,干强度中,中等压缩性,全场分布。
⑨粉土6.30~11.408.97-23.43~-28.2825.20~30.20灰色,密实,含云母,摇振反应中等,无光泽,韧性低,干强度低,中低等压缩性,全场分布。
⑩粉砂此层未揭穿-33.80~-34.8335.80~36.80灰色,密实,含云母,摇振反应迅速,无光泽,韧性低,干强度低,低压缩性,全场分布。34中国建筑金属结构2023年
发生。当土方开挖到一定深度时,需要设置内支撑来增强支
护系统的稳定性。采用型钢H400×400×13×21作为围檩,
并使用型钢H400×400×13×21作为横撑,横撑中间设型钢
H400×400×13×21立柱。随着土方开挖的深入,根据需要再
次施作内支撑,以确保基坑的稳定性。在土方开挖的同时,施
作临时排水沟和集水坑,确保基坑内的排水畅通。进行管道基
础的施工,确保管道的稳定性和承载能力。随后进行管道的安
装和检查井的施工,以便后续管网的连接和维护。完成土方开
挖后,进行分层回填,逐层回填土方至横撑位置。最后,拆除
内支撑体系,将钢板桩拔出,并进行灌砂工作,以完成基坑支
护工程。3.2 拉森钢板桩选用
在和信大厦工程中,选择采用12m长的成品拉森钢板桩作
为基坑支护的关键材料。这是因为成品拉森钢板桩具有以下优
点:长度标准统一,施工方便;加工精度高,顺直度好;整体
性能稳定,具备较好的抗压、抗弯和抗扭性能。在选用钢板桩时,
需要严格把控质量。在进行施工时,如果发现钢板桩存在顺直
度不足、锈蚀严重或裂缝等质量问题将不能用于施工。这是为
了确保钢板桩的施工质量和工程安全。成品拉森钢板桩具有高
强度和优异的抗变形能力,可以提供稳定的支撑结构,适用于
基坑支护和挡土墙等工程。其标准化长度便于施工操作,减少
了焊接和接长工序,提高了施工效率。对于顺直度不足的钢板
桩,可能会导致基坑支护结构的不稳定性,降低整体的承载力
和抗震性能。锈蚀严重或存在裂缝的钢板桩则可能影响其耐久
性和使用寿命,进而对工程安全产生潜在威胁。因此,必须在
施工前对钢板桩进行严格的质量检查和评估,确保选用的钢板
桩符合设计要求和质量标准。通过选用质量可靠的12m长成品
拉森钢板桩,和信大厦工程能够确保基坑的稳定性和施工质量,
为工程的顺利进行提供可靠的支撑。同时,严格把控钢板桩的
质量,排除存在问题的钢板桩,可以最大程度地保障工程的安
全性和可靠性。3.3 钢板桩施打放样与定位
在和信大厦工程中,钢板桩的施打放样与定位是基坑支护
的重要环节,需要经过以下步骤来确保桩位的精度和准确性。