王許諾 李仁民

摘要：組合鋼板樁（HSW工法樁）可用于挖深15m以上的深基坑工程，其作為支護(hù)樁具有剛度大、止水效果好等特點(diǎn)，作為一種新型的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，可以充分的發(fā)揮鋼板樁和H型鋼樁的優(yōu)點(diǎn)，綠色環(huán)保，對(duì)土體不產(chǎn)生污染。本文結(jié)合南京仙林可一書店基坑項(xiàng)目實(shí)例，介紹了這種圍護(hù)結(jié)構(gòu)在深基坑工程中的應(yīng)用。

Abstract： Combined steel sheet pile （HSW method pile） can be used for deep foundation pit engineering with depth of 15 meters. As a support pile with a large stiffness， good water effect and so on. HSW construction method， as a new pile foundation pit structure， can fully play the advantages of steel plate piles and H-shaped steel piles. It is green and it does not produce pollution of soil. This paper introduces the application of this type of envelope in KeYi Bookstore foundation pit engineering in NanJing XianLin.

關(guān)鍵詞：組合鋼板樁（HSW工法樁）；深基坑；基坑支護(hù)

Key words： combined steel sheet pile （HSW method pile）；deep foundation pit engineering；foundation pit engineering

中圖分類號(hào)：TV551.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）31-0141-04

0 引言

近年來，地下空間發(fā)展迅速，出現(xiàn)了越來越多的大、深基坑工程，同時(shí)也出現(xiàn)了各種先進(jìn)的基坑支護(hù)工法、工藝。

鋼板樁和H型鋼樁都屬于基坑工程較為常見的支護(hù)樁型，鋼板樁止水效果好，但本身剛度較小，不利于變形控制，無法適用于深大基坑。H型鋼樁剛度大，但用作支護(hù)結(jié)構(gòu)，容易產(chǎn)生漏土、漏砂等情況，有一定的安全隱患。李仁民[1～2]結(jié)合鋼板樁和H型鋼的各自特點(diǎn)，可以根據(jù)不同型號(hào)的鋼板樁[3～6]和不同的型鋼間距，做成不同剛度的組合支護(hù)樁體。

隨著土地價(jià)格上漲，土地利用率提高，建筑紅線內(nèi)可作為材料堆場(chǎng)、施工便道的場(chǎng)地越來越少，給基坑土方挖運(yùn)和地下室施工帶來較大困難，因此施工棧橋成為一種有效措施[7]。吳海濤等[8]和黃炳德等[9]都對(duì)支撐和棧橋的結(jié)合做過相應(yīng)的研究和應(yīng)用。

本文結(jié)合工程實(shí)踐，介紹了HSW工法樁加首道混凝土棧道支撐和兩道鋼支撐的圍護(hù)結(jié)構(gòu)在挖深15m的深基坑工程中的應(yīng)用，為類似工程項(xiàng)目提供參考。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

仙林可一書店項(xiàng)目位于南京市棲霞區(qū)仙林大學(xué)城，項(xiàng)目占地面積5000m2?；用娣e約6446m2，周長(zhǎng)約為312m。場(chǎng)地地面整平標(biāo)高-0.40m，基坑底標(biāo)高為-15.60m，基坑開挖深度為15.20m。

1.2 基坑周邊環(huán)境

基坑?xùn)|側(cè)：該側(cè)地下室外墻距離紅線約5.5m～6.3m，紅線外為南京仙林大學(xué)城C4、C5地塊工程在建工地。

基坑南側(cè)：該側(cè)地下室外墻距離紅線約5.8m，紅線外為杉湖東路。

基坑西側(cè)：該側(cè)地下室外墻距離紅線約7.0m，紅線外為市政綠地。

基坑北側(cè)：該側(cè)地下室外墻距離紅線約5.5m，紅線外為人工湖。

1.3 工程地質(zhì)概況

擬建場(chǎng)地現(xiàn)為綠化草坪，地勢(shì)略有起伏，地表最大高差約1.5m，孔口高程區(qū)間值為12.75m～14.31m。場(chǎng)地為低山丘前緣階地地貌單元，發(fā)育有坳溝。

各土層特征詳述至上而下描述如下：①-1雜填土，松散，土質(zhì)不均勻，粉質(zhì)粘土為主，夾少量碎磚、石塊等，填齡約為5年。場(chǎng)區(qū)均有分布，層厚0.60～4.10m。①-2素填土，場(chǎng)區(qū)大部分布，層厚0.50～4.20m。②-1粉質(zhì)粘土，可塑～軟塑，局部分布，層厚0.80～10.00m。②-2粉質(zhì)粘土，以軟可塑狀粉質(zhì)粘土為主，局部少量流塑狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，分布不穩(wěn)定，層厚1.20～9.90m。③-1粉質(zhì)粘土，可塑，場(chǎng)區(qū)均有分布，層厚8.00～17.90m。③-2粉質(zhì)粘土，硬塑，局部可塑，場(chǎng)區(qū)均有分布，層厚2.50～8.00m。③-3粉質(zhì)粘土與粉砂互層，場(chǎng)區(qū)均有分布，層厚2.10～7.00m。④粘土，硬塑～堅(jiān)硬，土質(zhì)均勻，場(chǎng)地普遍分布，該層厚度未揭穿。

1.4 水文地質(zhì)概況

本場(chǎng)區(qū)對(duì)本工程有影響的地下水為孔隙潛水，主要賦存于淺部①層填土及②層粉質(zhì)粘土中，水量較少。本基坑主要受空隙潛水影響，穩(wěn)定水位埋深在1.00～2.70m之間。（表1）

2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

采用鋼板樁和H型鋼形成組合鋼板樁基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱為HSW工法（H shaped steel & Steel sheet pile Wall）[2]。南京仙林可一書店基坑支護(hù)項(xiàng)目四周的支護(hù)樁采用15m的FSP-IV鋼板樁與24m的700×300×13×24H型鋼變剛度組合樁。鋼板樁本身有一定的剛度，作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分，兼具截水作用，配合排水溝加集水井作為本項(xiàng)目的截水方案。H型鋼本身剛度大，與鋼板樁組合后結(jié)構(gòu)整體剛度更大，其與鋼板樁可根據(jù)工程和地質(zhì)特點(diǎn)，靈活設(shè)置長(zhǎng)度，即鋼板樁長(zhǎng)度設(shè)置滿足滲流穩(wěn)定（止水帷幕深度）；H型鋼長(zhǎng)度需要滿足整體穩(wěn)定、抗傾覆、抗隆起、支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和變形需要。

首道支撐中部采用混凝土支撐（如圖1），并做成一個(gè)U型混凝土棧橋，形成一個(gè)行車回路，便于土方外運(yùn)、施工機(jī)械進(jìn)出場(chǎng)和臨時(shí)材料的堆放。首道支撐的四個(gè)角撐和第二、三道支撐則采用鋼管支撐，方便施加預(yù)應(yīng)力，可以有效的控制維護(hù)體變形，也利于后期的拆除工作，加快整體施工進(jìn)度。其中第二、三道支撐中部的主對(duì)撐采用雙拼形式（如圖2）。圍檁采用700×300×13×24的雙拼H型鋼，以細(xì)石混凝土澆實(shí)。鋼支撐縱向聯(lián)系梁采用40b雙拼槽鋼，節(jié)點(diǎn)處采用630×16鋼管作為立柱，并在棧橋下的立柱間以40b槽鋼布設(shè)剪刀撐。

3 設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

3.1 設(shè)計(jì)計(jì)算

本工程基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)規(guī)范和規(guī)程進(jìn)行。在土壓力計(jì)算時(shí)，采用“朗肯”土壓力公式“分層”計(jì)算，基坑面下主動(dòng)土壓力采用“三角形”分布模式，粘性土采用水土合算，砂性土采用水土分算。計(jì)算時(shí)不考慮樁間土摩擦作用，也不對(duì)主、被動(dòng)土壓力進(jìn)行調(diào)整。

設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)取地面超載一般按均布超載20kPa考慮，樓層每層為15kPa，行車道路為30kPa。并按照實(shí)際施工工況計(jì)算每一工況下的支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形，按照最不利情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證支撐結(jié)構(gòu)在各種工況下的安全。

計(jì)算結(jié)果如圖3所示，支護(hù)樁最大彎矩設(shè)計(jì)值為963.8kN·m，最大剪力為364.7kN。根據(jù)截面驗(yàn)算結(jié)果，基坑最大彎矩處的正應(yīng)力為σ=Mn/W=105.6（MPa）

3.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

經(jīng)專業(yè)監(jiān)測(cè)單位對(duì)本工程基坑變形的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：HSW組合鋼樁樁頂最大沉降為9.4mm，樁頂最大水平位移為13.1mm，深層土體最大位移為25.5mm，最大支撐軸力為1975kN，滿足基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的要求。

4 結(jié)語

①HSW工法樁剛度大，容易施工，對(duì)變形控制較好，截水效果明顯，可用于挖深15m的深基坑工程，并且綠色環(huán)保，不會(huì)對(duì)土體造成污染，可重復(fù)回收利用，經(jīng)濟(jì)價(jià)值十分顯著。

②可根據(jù)工程和地質(zhì)特點(diǎn)，靈活設(shè)置鋼板樁和H型鋼長(zhǎng)度，采用變剛度的截面形式，在保證安全的情況下，利于施工。

③大型深基坑工程使用混凝土棧橋是解決施工場(chǎng)地狹小的一種有效途徑，方便了土方開挖、材料臨時(shí)堆場(chǎng)、機(jī)械行車以及地下室基礎(chǔ)底板、樓板、結(jié)構(gòu)梁、柱、墻等混凝土的澆筑。

④采用雙拼鋼管支撐可以有效的增加支撐剛度，施加預(yù)應(yīng)力后的支撐體系對(duì)基坑變形控制作用明顯。

⑤鋼管立柱適用于深基坑工程，可在鋼管立柱間增設(shè)剪刀撐來使其強(qiáng)度和穩(wěn)定性均能滿足施工要求。

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