鋼板樁在超深電梯井基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用
摘要：通過鋼板樁的支護(hù)，使高層電梯井施工有一個(gè)安全的環(huán)境，同時(shí)防止基坑出現(xiàn)塌方，提高施工速度。
關(guān)鍵詞：鋼板樁,基坑,支護(hù),安全
隨著我國建筑工程技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)電梯安裝技術(shù)要求，電梯井基礎(chǔ)相對(duì)于建筑物基礎(chǔ)較深許多，為了防止基坑塌方，增加電梯井基礎(chǔ)施工的安全性，根據(jù)不同的工程施工特點(diǎn)，可以采用不同的施工方法，本文結(jié)合紹興市星元·南岸花園項(xiàng)目工程高層(本文取17#樓為例)電梯井基礎(chǔ)施工的實(shí)際，淺談鋼板樁支護(hù)施工技術(shù)，希望能起到一些借鑒作用。
一、工程概況
簡介：星元·南岸花園項(xiàng)目17#工程位于紹興袍江工業(yè)區(qū)，該工程北側(cè)8m處為王家池水域，地下一層，基礎(chǔ)開挖深度3.15m，電梯井位于基坑北側(cè)，開挖深度6.15m，相對(duì)超深開挖3m。平面開挖布置及土層分布如圖：
查工程勘察報(bào)告書，在設(shè)計(jì)開挖深度范圍內(nèi)，場地地層有三層(按Z12孔取值)，如下：
1、1-2層：粉質(zhì)粘土，黃灰色，濕~飽和，可塑，干強(qiáng)度較高，韌性較高，均厚2.1m，γ=18.7kN/m³，C=17kpa、φ=15.8°，fak=80kpa;
2、2-2層：粉質(zhì)粘土，灰黃色，飽和，可塑，干強(qiáng)度一般，韌性一般，具中壓縮性，均厚0.5m，γ=18.7kN/m³，C=14kpa、φ=19°，fak=90kpa;
3、2-3層：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，灰色，飽和，流塑，干強(qiáng)度一般，韌性一般，具中壓縮性，γ=18.2kN/m³，C=10kpa、φ=12.3°，fak=60kpa。
地下水位藏深在0.3-2.2m，埋深較淺，水位受季節(jié)影響變化較大。
二、支護(hù)方案
本工程基坑大范圍開挖深度3.15m，按設(shè)計(jì)方案采用土釘墻支護(hù)，電梯井開挖深度相對(duì)大基坑深3m，超深電梯井基坑開挖范圍內(nèi)主要為淤泥質(zhì)粘土，因此若處理不當(dāng)，將無法保證基坑穩(wěn)定，引起基坑上部土釘墻整體下滑等嚴(yán)重后果，所以在開挖電梯井前必須進(jìn)行可靠而有效的基坑支護(hù)處理。
針對(duì)本基坑工程地質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)，采用鋼板樁，兩道槽鋼圍檁加槽鋼內(nèi)支撐支護(hù)方案，鋼板樁排打，間距250mm，與內(nèi)支撐結(jié)合可保證不會(huì)傾覆破壞，在打完鋼板樁后，在鋼板樁頂下1.5m處設(shè)置一道圍檁加內(nèi)支撐，圍檁及支撐采用雙槽鋼，開口對(duì)拼，電焊點(diǎn)焊焊牢。基坑開挖過程中，注意對(duì)鋼板樁進(jìn)行觀測，充分保證基坑安全，鋼板樁施工簡便，工序簡單，施工速度快，完工后即可開挖基坑，鋼板樁又可重復(fù)利用，節(jié)省投資，支撐如圖：
三、設(shè)計(jì)計(jì)算
土層按Z12孔作為典型斷面進(jìn)行計(jì)算，C、φ、γ見第一條附圖，在槽鋼支撐范圍內(nèi)為2-3土層，計(jì)γ=18.2kN/m³，C=10kpa、φ=12.3°，坑邊附加荷載q取上部土層在標(biāo)高-3.15m處的土應(yīng)力σ315=18.7×2.1+18.7×0.5+18.2×0.55=58.63kpa。
本支撐鋼板樁按擋墻考慮，墻背豎直光滑，填土面水平，滿足朗金條件，可按朗金土壓力理論進(jìn)行分析驗(yàn)算支撐系統(tǒng)穩(wěn)定性。
1、受力分析
經(jīng)分析，鋼板樁外側(cè)土對(duì)鋼板樁施加主動(dòng)土壓力Ea，內(nèi)側(cè)土對(duì)鋼板樁施加被動(dòng)土壓力Ep，鋼板樁上部受圍檁施加的約束力(分析時(shí)按簡支梁約束考慮)P1。
1)樁外側(cè)主動(dòng)土壓力計(jì)算：
=0.65
=21.98kpa
=92.96kpa
Ea=0.5×(21.98+92.96)×6=344.82kN/m
作用點(diǎn)距底x=(21.98×6×3+70.98×3×2)/344.82=2.38m
2)樁內(nèi)側(cè)被動(dòng)土壓力計(jì)算：
=1.54
=24.82kpa
=108.9kpa
Ep=0.5×(24.82+108.9)×3=200.58kN/m
作用點(diǎn)距底x=(24.82×3×1.5+84.08×0.5×3×1)/200.58=1.18m
3)P1計(jì)算：
前兩步已求出Ea、Ep，力平衡
得出P1=144.24kN/m
2、鋼板樁強(qiáng)度驗(yàn)算
簡化計(jì)算，鋼板樁Ea作用處M最大，M=55.05kN.m
查型鋼表，W=289cm³
σ=M/W=190.5Mpa<215Mpa
3、圍檁強(qiáng)度驗(yàn)算
用[25槽鋼圍檁，長度L=2m，Mmax=1/8×PL2=72.12 kN.m
σ=M/2W=124.9Mpa<215Mpa
4、支撐強(qiáng)度驗(yàn)算
對(duì)撐軸力N=PL=288.48KN
Iy=2.24cm，A=34.9cm2
λ=L/Iy=89.3，查表 φ=0.626
σ=N/φA=66.02<215Mpa
四、鋼板樁施工工序及施工方法
本工程支護(hù)采用6m25#槽鋼鋼板樁配合內(nèi)支撐進(jìn)行支護(hù)，施工機(jī)械采用ST200挖掘機(jī)施工，圍檁及支撐采用25#槽鋼，全部采用焊接固定。
1、測量放線：按照施工圖紙對(duì)電梯井位置進(jìn)行放樣，白水泥在要打樁的位置打出灰線。
2、采用200型挖掘機(jī)進(jìn)行施打，施打時(shí)，挖機(jī)先吊起鋼板樁，兩工人在下面對(duì)鋼板樁豎直度進(jìn)行控制，扶正后，挖機(jī)進(jìn)行壓樁。
3、待鋼板樁打完后，進(jìn)行土方開挖，土方挖至樁頂下1.5m時(shí)，施工圍檁及支撐。
4、土方開挖至基底，鑿樁并進(jìn)行電梯井基礎(chǔ)施工。
5、基礎(chǔ)完成后，回填土方并拆除支撐，最后用200型挖機(jī)拔出鋼板樁。
五、幾點(diǎn)體會(huì)
1、在高層電梯井基礎(chǔ)開挖過程中，采用鋼板樁支護(hù)，可以保證電梯井基坑四周土體穩(wěn)定，有效消除安全隱患。
2、利用鋼板樁支護(hù)，對(duì)開挖尺寸能有效控制，減少開挖的工作量。
3、鋼板樁施工簡便，工序簡單，質(zhì)量容易控制，工期短，而且現(xiàn)場整潔，施工環(huán)境好，工作效率能大大提高。
4、鋼板樁可以重復(fù)使用，節(jié)省投資。
《建筑知識(shí)》是由中國建筑學(xué)會(huì)主辦、中國建設(shè)部主管的建筑刊物，國內(nèi)統(tǒng)一刊號(hào)：CN11-1243/TU，國際標(biāo)準(zhǔn)刊號(hào)：ISSN1002-8544）。中國知網(wǎng)全文收錄。雜志論文刊登范圍涉及建筑理論與設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、建筑節(jié)能、園林綠化、工程管理、工程質(zhì)量與管理、建設(shè)經(jīng)濟(jì)、建筑工程施工、工程技術(shù)、公路橋梁、建筑遺產(chǎn)等。
