双排钢板桩在深基坑中的运用

张作鹏

1 工程概况

广州亚运城位于广州市番禺区东部,石基镇东南面的海傍村、裕丰村和南派村一带,规划面积约2.7 km2。其中广州亚运城真空垃圾收集工程(含垃圾处理站)2号中央收集站位于次干道一和主干道一交叉口附近。2号中央收集站上部为钢筋混凝土框架结构,下部为地下室(地下室埋深约6.00 m),采用预制桩基础,桩径0.5 m,单桩竖向承载力特征值1 250 kN,抗拔承载力特征值100 kN。

2 地质条件

广州亚运城地块位于广州市番禺区中东部,属珠江三角洲冲积平原地貌,莲花山水道Ⅰ级阶地,地势开阔,地形较平坦,地面标高约为4.10 m～7.87 m。区内东面毗邻莲花山水道,水网较密集。

2号泵站工程地质情况大致为:4.30(黄海高程)以上为素填土,-5.90～4.30为淤泥,-11.60～-5.90为黏土,-11.60以下为强风化与中风化岩。

3 确定支护方案

为确保基坑安全,经方案论证,工程深基坑支护拟采用双排的钢板桩复合结构,原因主要有以下几点:1)由于淤泥层埋深较浅,淤泥层厚度较厚,采用放坡土体不能稳定。2)采用通常灌注桩施工,由于亚运城工期控制严格且工期短,若采用灌注桩施工,则不能满足工期控制点要求,并且成本高。3)若采用双排钢板桩复合结构,两排桩在桩顶用钢筋拉结,内排桩作为锚固,两排桩及桩间土体形成重力挡土墙挡土。这样设计的优势在于钢板桩可以重复利用,成本低且工期短。

4 双排钢板桩支护设计

根据双排桩的受力特点,其结构设计应包括墙体稳定分析计算、钢筋拉结强度验算以及板桩强度分析。基坑剖面见图1。

4.1 整体性分析

把两排钢板桩及其之间的土体等效为水泥土模型,用水泥土模型进行基坑支护计算。假定两块钢板桩之间的土体整体效应(应钢板桩嵌在黏土层中)使得在这个区域内的水泥土的c,φ提高,假设是淤泥的φ增加5°,水泥土墙厚取4×0.9=3.6(因放坡)进行水泥土模型计算(见图2)。

运用理正深基坑计算出来的内力包络图如图3所示。

运用理正深基坑计算出来的抗倾覆稳定性验算、抗滑移稳定性验算、整体稳定性计算结果如下:抗倾覆稳定性系数 Ks=1.201≥1.2,抗滑安全系数Kh≥1.2,满足规范要求。

4.2 钢筋拉结强度验算

采用SAP软件进行计算,钢板桩采用梁单元,锚拉钢筋采用杆件单元,基坑上在两块钢板桩之间的土按弹簧模拟,基坑下的土按弹簧支承模拟。

基坑支护模型如图4所示。

根据SAP算出来的杆单元的内力进行配筋计算。

5 结语

本文通过亚运城2号垃圾真空收集站的设计,介绍了双排钢板桩在深基坑计算中的一般过程以及计算方法。按本设计图方案施工,10 d左右完成打桩、桩顶拉结工作,确保了亚运城工期节点的要求,保证了基坑底部在施工期间不会出现管涌和渗透,充分体现了钢板桩在基坑围护中具有施工进度快、安全、占地空间小的优点,值得广泛的运用与推广。

[1]JGJ 120-99,建筑基坑支护技术规程[S].

[2]GB 50010-2002,混凝土结构设计规范[S].

[3]GB 50021-2001,岩土工程勘察规范[S].

[4]广州市政工程设计研究.广州亚运城真空垃圾收集工程(含垃圾处理站)公共网络—2号中央垃圾收集站施工图[Z].2008.

[5]曹长鹏.基础工程中钢板桩的施工工艺[J].山西建筑,2009,35(19):124-126.