□文/渠運(yùn)國(guó) 楊修茂 劉金興

鋼板樁是一種常用圍護(hù)結(jié)構(gòu)，常用鋼板樁墻一般采用普通槽鋼正反相扣搭接而成，這種槽鋼樁墻整體性差，擋土效能低且不能防滲水，僅作為一種臨時(shí)性的圍護(hù)結(jié)構(gòu)而用。拉森鋼板樁是一種新型整體性和防水性能優(yōu)異的鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，主要適用于粘性土、粉土和填土等基坑圍護(hù)工程中，具有施工快捷、周期短、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

1 工程概況及地質(zhì)條件

天津市漢沽地區(qū)某住宅小區(qū)配有土建變電站，地上、地下各1層，框架結(jié)構(gòu)，平面呈“L”形，基坑矩形平面開挖尺寸20.3 m×12.0 m，開挖深度為4.5 m。

場(chǎng)地屬第四系沖積～海積平原，幾經(jīng)海陸變遷沉積了巨厚的沉積物?？拐鹪O(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場(chǎng)地土類型屬軟土，場(chǎng)地類別為Ⅳ類?，F(xiàn)已用素填土進(jìn)行回填，素填土厚度為1.5 m，基坑開挖范圍各土層的組成及主要物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 各土層主要物理力學(xué)參數(shù)

場(chǎng)地淺層地下水屬潛水類型，地下水的補(bǔ)給以大氣降水滲入為主，排泄以蒸發(fā)為主。測(cè)得地下水穩(wěn)定水位埋深為0.7～1.0 m。

2 支護(hù)方案

2.1 方案比選

結(jié)合本工程周邊環(huán)境、場(chǎng)地地質(zhì)條件及基坑開挖情況，基坑周邊圍護(hù)可采用重力式水泥攪拌樁、灌注樁加攪拌樁或拉森鋼板樁3種支護(hù)方案。

1）重力式水泥攪拌樁。圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系為6排格構(gòu)布置雙頭水泥攪拌樁，水泥攪拌樁做止水帷幕，帷幕頂設(shè)置鋼筋混凝土板，水泥攪拌樁樁長(zhǎng)為14.50 m，見圖1和圖2。

圖1 重力式水泥攪拌樁平面

圖2 重力式水泥攪拌樁剖面

重力式水泥攪拌樁施工方便，坑內(nèi)可敞開挖土，止水效果較好，是軟土地區(qū)基坑圍護(hù)常用形式。對(duì)于本基坑工程，考慮基坑開挖范圍內(nèi)軟土厚度大，基坑開挖深，水泥攪拌樁擋墻的寬度寬，為滿足基坑整體穩(wěn)定性要求，水泥攪拌樁嵌入坑底的深度大，整個(gè)工程造價(jià)高；另外，基坑開挖需待水泥攪拌樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行，整個(gè)工期超過要求。

2）灌注樁加攪拌樁。圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系為單排灌注樁+支撐體系，雙頭攪拌樁做止水帷幕，灌注樁頂設(shè)置帽梁，灌注樁樁長(zhǎng)為10.05 m，攪拌樁樁長(zhǎng)為10.50 m，見圖3和圖4。

圖3 灌注樁加攪拌樁平面

圖4 灌注樁加攪拌樁剖面

灌注樁加攪拌樁施工方便，可敞開挖土，止水效果較好，是軟土地區(qū)基坑圍護(hù)常用形式。該方案既能滿足土方側(cè)壓力的要求，也具有良好的止水效果，但是灌注樁的施工周期較長(zhǎng)，灌注樁中的鋼筋不可回收利用。同樣，基坑開挖需待水泥攪拌樁和灌注樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行，整個(gè)工期超過要求。

3）拉森鋼板樁。圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系為拉森板樁加支撐體系，拉森鋼板樁同時(shí)兼做止水帷幕，具有防水的作用，鋼板樁樁長(zhǎng)為12 m，在基坑四角設(shè)置降水井，見圖5和圖6。

圖5 拉森鋼板樁平面布置

圖6 拉森鋼板樁結(jié)構(gòu)剖面

采用拉森鋼板樁，小止口施工，可起到止水和擋土的雙重作用。對(duì)于土建變電站這種矩形基坑，在鋼板樁上設(shè)置支撐后，整個(gè)支撐系統(tǒng)受力合理。拉森鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)在于其施工工藝成熟，施工方便快捷，可再回收利用，施工工期能滿足要求見圖7-圖8。

圖7 拉森鋼板樁平面

圖8 拉森鋼板樁連接

2.2 經(jīng)濟(jì)分析

依據(jù)天津市造價(jià)信息以及支護(hù)方案施工圖進(jìn)行造價(jià)統(tǒng)計(jì)，見表2。

表2 3種基坑支護(hù)方案造價(jià)對(duì)比

由表2可知：

1）拉森鋼板樁方案造價(jià)最低，重力式水泥攪拌樁支護(hù)方案的造價(jià)最高，灌注樁加攪拌樁方案造價(jià)居中；

2）拉森鋼板樁方案造價(jià)50.54萬元，較灌注樁加攪拌樁方案降低4.77萬元（8.62%）；較重力式水泥攪拌樁方案降低6.69萬元（11.69%）。

2.3 方案確定

通過受力分析，上述3種支護(hù)方案均能滿足結(jié)構(gòu)體系強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性≥1.3及抗傾覆穩(wěn)定性≥1.15的要求。綜合方案優(yōu)缺點(diǎn)、工期的要求以及造價(jià)，最終選擇拉森鋼板樁方案。

3 支護(hù)效果

土方開挖過程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體較為穩(wěn)定，局部變形較設(shè)計(jì)值偏大，最大位移約81mm，基坑周邊地面有明顯的裂縫。土建變電站基礎(chǔ)施工完成后，基坑基本穩(wěn)定。

分析基坑開挖過程中的位移變化情況，產(chǎn)生基坑變形過大的主要原因有以下幾個(gè)方面：

1）基坑土方開挖未按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分層開挖，而是一次性挖至坑底，挖土施工速度太快，鋼板樁承受土壓力變化較大且基坑頂面挖土過程中臨時(shí)堆土過高，堆土的荷載加大；

2）支撐安裝過程中考慮施工方便未對(duì)支撐施加預(yù)應(yīng)力，圍護(hù)鋼板樁在一定程度上處于被動(dòng)受力，鋼板樁經(jīng)過較大變形后受力才趨于穩(wěn)定；

3）鋼圍檁安裝時(shí)，圍檁與拉森鋼板樁之間存在一定的間隙，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)未能及時(shí)將該間隙墊實(shí)；

4）拉森鋼板樁本身的整體剛度有限，加之鋼板樁經(jīng)過多次循環(huán)使用，其抗彎剛度會(huì)明顯降低，設(shè)計(jì)時(shí)需對(duì)其抗彎剛度進(jìn)行折減。

整個(gè)基坑在使用期間，支護(hù)結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，未發(fā)生異?，F(xiàn)象，說明拉森鋼板樁加鋼支撐圍護(hù)形式在本工程圍護(hù)的應(yīng)用中是成功的。

4 結(jié)論

1）拉森鋼板樁在土建變電站等基坑圍護(hù)中施工快捷方便且可重復(fù)利用，節(jié)約鋼材。

2）拉森剛板樁的施工周期短，因此適用于對(duì)工期要求緊迫的工程。

3）在軟土Ⅳ類場(chǎng)地中，拉森鋼板樁方案的造價(jià)較重力式水泥攪拌樁方案、灌注樁加攪拌樁方案經(jīng)濟(jì)。

4）拉森鋼板樁實(shí)際施工時(shí)其變形量較設(shè)計(jì)值偏大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮實(shí)際位移過大因素。

[1]羅志剛.拉森鋼板樁管道基槽支護(hù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].廣東土木與建筑，2008，（7）：13-15.

[2]江正榮.建筑施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.