第３６卷第３５期 ２ ０ １ ０年１ ２月 山 西 建 筑 Ｖ０１．３６ Ｎｏ．３５ ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｄｅｃ． ２０１０ ・９１・ 文章编号：１００９—６８２５（２０１０）３５・００９１—０３ 钢板桩深基坑支护实例浅析 覃 海 摘要：以工程实例为背景，结合多年的施工经验，就钢板桩深基坑支护技术提出了一些看法，分别从工程地质及水文条 件、施工方案选择及模型建立、施工验算及施工注意事项等方面进行了详细论述，以期为类似工程提供指导。 关键词：泵站基坑，钢板桩，支护体系，施工验算 中图分类号：ＴＵ４６３ 文献标识码：Ａ １ 工程概况 边坡最大允许开发高度两个方面进行了验算，验算过程如下： 天津南港某污水泵站，主泵房槽底标高为一５．２５ ｍ，现状场 １）粘性土土坡稳定性计算公式为：日＝妒 －＿ 。 地填土标高约为３．５ ｍ，即开槽深度为８．７５ ｍ，主泵房面积为 其中，Ｋ为稳定安全系数；Ｃ为土的粘聚力； 为土的重度；Ｈ （１７．４ Ｘ ８．２）ｍ 。 为边坡的稳定安全高度； 为稳定系数。 ２地质条件 第一步放坡１：２，则放坡角度０＝２６．５６。。根据地勘报告， ＝ 根据业主提供的地勘报告，工程现场一１０ ｍ范周内场地土按 年代可分为两层：第一层为人工填土层；第二层为全新统中组海 １８．２５； ：１０．５８。；Ｃ＝１２．５４。从而有：Ｋ＝ ：１．８７＞１，故 盯’ 相沉积层，本层自上而下可分为淤泥质粘土和粉质粘土两层。各 基坑处于稳定状态。 层土的土质特征及分布规律如下： ２）计算边坡最大允许高度。 ①人工填土层（Ｑ 。）。全场地均有分布，厚度１．７０ ｍ～３．４０ ｍ， 第一步放坡ｌ：２，则放坡角度０：２６．５６。。根据地勘报告， ＝ 底板标高为０．９７ ｍ～２．１７ ｍ，主要由素填土组成，呈褐色，软塑状 １８．２５； ＝１０．５８。；Ｃ：１２．５４。 态，粉质粘土、粘土土质，属中性压缩土，地层编号① 。 ｈ＝２Ｃ・ｓｉｎ０・ｃｏｓ￣ｏ／｛ｙｓｉｎ ［（０～ ）／２］Ｉ＞４．４ ｍ。 ②淤泥质粘土。厚度一般为１０．３０ ｒ［１～１１．７０ ｍ，旱灰色，顶部 故放坡１：２安全。 局部呈黄灰色，流塑～软塑状态，有层理，含贝壳，属高压缩性土。 ５．２钢板桩支护段计算 ３场地水文地质条件 对于钢板桩支护段的安全验算，我们主要从钢板桩入土深度、 １）地下水及地下水类型。拟建场地浅层地下水属潜水类型， 横撑强度及稳定性、钢板桩支护系统整体稳定性、基坑抗隆起稳定 主要由大气降水补给，以蒸气形式排泄，水位随季节有所变化，年 性、基坑管涌验算五个方面人手进行了验算。计算过程如下： 变幅一般为０．５０ ｉｎ～１．Ｏ０ ｍ。 １）板桩人土深度计算。 ２）地下水化学类型及腐蚀性评价。有无干湿交替作用时，地 本方法采用朗金土压力理论，用弹性抗力法求得计算结果。 下水对混凝土结构均有强腐蚀性，腐蚀介质为硫酸根离子和镁离 对于支护桩嵌固深度，本设计主要通过基坑的抗倾覆安全性和整 子；对地下钢结构具中等腐蚀性，腐蚀介质为氯离子和硫酸根离 体稳定安全性来确定。 子。场地土直剪快剪、直剪固结指标见表１。 ａ． ， ，Ｃ按板桩入土深度范围内（即１２ ｍ范围）的加权平均 表１ 场地土直剪快剪、直剪固结指标统计表 值计算： ＝１８．２５ ｋＮ／ｍ ； ＝１０．５８６。；Ｃ＝１２．５４ ｋＰａ。 力学分层号 岩性 直剪快剪（平均值） 直剪固结（平均值） 。／（。） ｃｑ／ｋＰａ 妒 ／（。） Ｃ ／ｋＰａ ｂ．确定支撑层数及间距。 ⑥２ 淤泥质粘土 ８．４０ ｌ０ ４０ ６．６Ｏ １３ ２０ 按等弯矩布置确定各层支撑的间距，则板桩顶部悬臂端的最 ⑥４ 粉质粘土 １５．２０ １７ ０６ ｌ５ ４０ ９．６０ ⑦ 粉质粘土 １６．２２ ｌ４．８Ｏ １４．９８ １３．２Ｏ 大允许跨度为： ， ４施工方案选择及模型建立 √ ／６｝ｏｒ ｌ（ｏ ／６×２１０×１０ Ｘ２ ０８０ … 。 根据本工程所处地段的场地情况、土质条件、基坑深度范围 ｈ Ｊ＝１．１１ｈ＝３．０７ ｍ； ２＝０．８８ｈ＝２．４４ ｍ…… 以及施工成本等因素综合考虑，减载放坡结合钢板桩支护开槽施 根据施工的具体情况，确定采用的布置如图１所示。 工方案最为合理。结合工程现场土质情况，污水泵站减载范围为 ｃ．计算板桩入土深度、横撑内力及钢板桩弯矩。 地表层往下约４．４ ｍ，减载区域为５０ Ｉｌｌ×４０ ｍ（基坑尺寸１２ ｍ ｘ 土压力计算： ２１ ｍ）。基坑钢板桩采用１２ ｍ长４０ｅ工字钢支护，钢板桩人土深 度为７．５ ｍ，双道，１，２ｏｏ（壁厚１０）钢管支撑，上下两道支撑之间间 主动土压力系数： ＝ｔａｎ （４５。一 ）＝０．６８９ ６。 距约为３ ｍ，横梁采用双拼工字钢。 被动土压力系数： ，＝ｔａｎ （４５。＋ ）＝１．４５０ ４。 ５施工验算 主动土压力及地面荷载引起侧压力合力的斜率： ５．１ 放坡减载部分计算 对于放坡减载区域土体安全验算，我们主要从土坡稳定性和 叼： Ｋｏ＝１５．６５。 收稿日期：２０１０—０８－２４ 作者简介：覃海（１９８３一），男，助理 ［程师，中铁十八局集团第四工程有限公司，天津３００４５７ ・９２・ 第３６卷第３５期 ２ ０ １ ０年１ ２月 山 西 建 筑 ＝Ａ —Ｂ。 被动土压力：ｅ ： ‘ ＫＩ 一２Ｃ 得出：Ａ：２６．４６；Ｂ＝３０．２０。 假定先设有第一道横撑，开挖到３．２ ｍ，此时，支撑段 ＝１， ｈ ＝３．２ ｍ，ｈ ＝ｈ】 ＝２．９ ｍ，求人土深度ｘ ÷×２６．４６ ３一了１（１５．６５×３．２—３０．２０—２６．４６×２．９） ２一 （１５．６５×３＿２—３０．２０）×２．９ 一‘ ｉ×１５６５ ．２ ×２＿９一 × 图３计算简图及结果图 １５．６５ ｘ ３．２。）＝ｏ。 ＝Ｎ／Ａ 。 化简为： ＋３．２２３ｘ￣一６．５３６ｘ， 一１６．６５＝０，解得 ＝２．３９ ｍ。 其中，Ⅳ为支撑轴力，取Ⅳ ， 较大者计算；Ａ 为净截面积， 求ＮＩ：Ⅳｌ＝— １×１５．６５×３．２ ＋１５．６５×３．２×２．３９—３０．２０× ２．３９一 １×２６．４６×２．３９ ＝５２．０７ ｋＮ／ｍ。 故而有： ＝０．Ｃｒ７ ｋＮ・ｍ； ＝一６５．５３ ｋＮ・ｌｎ，如图２所示。 ３．４ 图１支撑布置图（单位：ｍ） ｑ＝２０ ｋＮ／ｍ 图２计算示意图 设第二道撑后继续开挖到４．５ １１１，已知 ＝２，Ｎｉ＝Ｎ，： ５２．０７ ｋＮ／ｍ，ｈｍ＝４．５ ｍ，ｈｌ ＝４．２ ｍ，ｈ ＝ｈ２ ：１．３ ｍ， ＝ ，求 ： ÷×２６．４６ 一 １（１５．６５×４ ５—３０．２０—２６．４６×ｌ＿３）ｘ 一 （１５．６５×４．５—３０．２ｏ）×】．３ 一（５２．０７×４．２一１．３×５２．０７ １× １５・６５×４．５ ×１．３一吉 １５・６５×４．５３）＝０。 化简为： ３—０．３３ 一５．９２８ ６ｘ 一１３．５２７＝０，解得 ＝３．２８ １ＴＩ。 所以入土桩总长至少为：２．３９＋３．２８＝５．６７ ｍ。 取桩长为１２ ｍ，则实际桩人土深度为７．５ ｌｆｎ，满足最小入土深 度要求。 求＾ ：Ｎ２＝÷×１５．６５×４．５ ＋１５．６５×４．５×２．３９—５２．０７— ３０．２０×２．３９一— １×２６．４６×２．３９ ＝１２６．９５ ｋＮ／ｍ。 已知 １＝ｏ ０７ ｋＮ．ｎ１， ＝一６５．５３ ｋＮ．ｍ，鸭＝堕 × ４．５—５２．０７×４．２—１２６．９５×１．３：一１４６．０４ ｋＮ．ｍ（ｊｖＬ￣３）。 ２）横撑验算。 ａ．横撑强度检算。 ・ Ａ ＝３．１４ ｘ（２００ 一１９０ ）／４＝３ ０６１．５ ｍｍ ，取值Ａ ：３ ０００ ｍｍ 。 代入上式得： 盯＝Ｎ／Ａ ：１２６．９５×１ ０００／３ ０００－４２．３ｌ Ｎ／ｍｍ２＜２１０ Ｎ／ｍｍ２ （Ｑ２３５钢抗压强度设计值）。 所以横撑强度满足要求。 ｂ．横撑稳定性计算。 １～ 回转半径ｉ＝ １￣／２００２＋１９０ ＝６９ ｍｍ＝０．０７ ＩＴＩ。 ４ 长细比Ａ＝ｌ，，／ｉ：４／０．０７＝５７，查表取稳定性系数妒＝０．８２３。 ‘以一０．８２３ ｘ Ⅳ １２６．９５ ｘ１３ ０００ ＝５１． ０００ ４２ Ｎ／ｍｍ ＜２１０ Ｎ／ｍｒｎ （Ｑ２３５钢抗 压、抗弯强度设计值），故横撑稳定性满足要求。 ３）支护工字钢整体稳定性计算。 回转半径ｉ＝ｏ．２８９ ｘ ＢＨ３－ （Ｂ－ ｂ）ｈ３ … 长细比Ａ＝ｌｏ／ｉ＝６／０．１９：３１，查表取稳定性系数 ＝０．９３２。 截面抵抗矩 ： 鱼 ：２ ０８０ ｃｍ３ 、 ｏ Ｍｗ ：— ：７５ Ｎ／ｍｍ２＜２１０ Ｎ／ｍｍ （Ｑ２３５钢ｏ．９３２×２ ０８０ ｘ １０ … 抗弯强度设计值），故满足稳定性要求。 ４）抗隆起稳定性计算。 ２ｙ‘Ｈ・Ｋ・ｔ ＋２．ｒｒＣ２ｙ・ 。 。ｔｇ ＋４ｗＨＣ ．＾ ——■ 一 —— 丽＿。 其中，日为桩的深度；ｈ为基坑最大开挖深度； 为主动土压 力系数；Ｃ为土的粘聚力，Ｃ＝１３．５；ｑ为均布荷载，取值４０ ｋＮ／ｍ 。 代人上式得：Ｋ＝２．９５＞１．０，故不会产生隆起现象。 ５）管涌检算。 。 其中， 为抗管涌系数； 为土的浮重度， ＝ 一 ＝１８．２５— １０＝８．２５， 为土的重度， ＝１８．２５ ｋＮ／ｍ３；ｔ为桩的人土深度，取 值ｔ＝７．５ ＩＴＩ； 为地下水的重度， ＝１０ ｋＮ／ｍ ； 为地下水位至 坑底的距离，按地表下１ ｍ有水计算，ｈ ＝４．５—１＝３．５。 代入上式为：Ｋ＝４．３６＞１．５，故不会发生管涌现象。 结论：本基坑支护方案理论可行。 ６施工注意事项 １）打桩。宜选择对周围影响较小的振动锤施打；为保证板桩 的垂直度及咬１５１闭合，选用屏风式打入法；为保证转角处咬口的 闭合可通过轴线或板桩块数来调整。２）支撑体系连接。支撑体 系的市点均采用平接方式进行焊接。所有节点内角处还应加设水 平长度为３００㈨ 的连接钢板；构件连接处采用接触边满焊，焊缝 高度不小于８ ｍｍ；在围檩与支撑连接处的腹板上加焊厚度为１０ ｍｌ／１ 第３６卷第３５期 ２ ０ １ ０年１ ２月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３６ Ｎｏ．３５ Ｄｅｃ． ２０ｌ０ ・９３・ 文章编号：１００９—６８２５（２０１０）３５－００９３－０３ 海拉尔小良风电场风机基础设计 沈永强戴双庆 摘 要：针对钻孔灌注桩基础的设计进行论述，采用“丰海高桩墩台”程序模块计算桩的内力，复核采用后注浆工艺的钻 孔灌注桩的单桩承载力并计算桩的配筋，进行了一系列的结构计算，从而得到了一些有益的结论。 关键词：风机基础，钻孔灌注桩，后注浆 中图分类号：ＴＵ４７６ 文献标识码：Ａ １ 概述 海拉尔小良风电场一期工程拟建３３台单机容量为１ ５００ ｋＷ 规范（试行），本风机基础的设计级别为２级，风电机组结构安全 等级为２级，相应结构重要性系数取１．０。对于基本组合，荷载效 永久荷载分项系数 。：１．２，可变荷载分项系数 风机，塔架高度为６１．５ ｍ。根据地质资料、施工经验及施工工期 应对结构不利时，≥１．５；荷载效应对结构有利时， ＝１．０，可变荷载分项系数 ＝ 要求，本工程风机基础部分采用灌注桩低桩承台基础。本工程风 荷载分项系数均取１．０。 机灌注桩基础下设两圈１４根直径８０ ｃｍ，桩长１２ ｍ～１７ ｍ灌注 ０。对于标准荷载和偶然荷载，３）地质资料。根据钻孔揭露，场地４０．５０ ｍ深度范围内土层 桩，均采用后注浆法。其中，１０根灌注桩沿半径５．５ ｍ的圆周均 匀布置，４根灌注桩沿半径３．０ ｍ的圆周均匀布置。风机基础承 主要为细砂和粘性土。根据土层特征和物理力学性质的差异可 现将各土层的埋藏条件及工程地质特性描述 台采用Ｃ３０钢筋混凝土结构。承台分为三节，上节为半径３．０ ｍ， 分为以下几个大层，如下：①层耕植土；②层细砂；③层粉质粘土；④层细砂。对本工 高０．６５ ｍ的圆柱体；下节为半径６．５ ｍ，高１．８５ ｍ的圆柱体；中 程地层而言，采用预制桩时，预制桩桩身穿越②层并进入④层一 间为高０．５ ｍ的连接圆台体。 ２基本资料 １）某风机厂家提供的风机基础荷载标准值见表ｌ。 表１ 风机基础荷载标准值表 荷载工况 正常运行工况 极端荷载工况 水平力Ｆ ｋＮ 定深度有一定难度。采用预制桩时应采用合理的沉桩顺序，控制 沉桩速率及采取减少挤土效应措施，防止土体产生垂直隆起和水 平位移而造成邻桩桩顶位移、桩身挠曲等。 竖向力Ｆ： ｋＮ 弯矩值』ｌｆ ｋＮ・ｍ 扭矩值 ： ｋＮ・ｍ ４）地基及材料参数。参考地质资料并根据经验选取地基参 数和材料参数如下：表层土地基系数：ｍ．＝１ ５６０ ｋＮ／Ｉｎ４（水平）；ｍ２＝ １ ５６０ ｋＮ／ｍ （垂直）。土的重度： ＝１８．５ ｋＮ／ｍ ；混凝土的重 度：ｔｙ 凝ｆ＝２５ ｋＮ／ｍ ； 凝七＝１５ ｋＮ／ｍ 。 ２３０．６ｌ ３９７．７８ ｌ ５７２．２６ ｌ ５６１．５ｌ １４ ０ｏ９．１２ ｌ８ ３３９．１７ ６７．７ ７７ｌ ２）荷载分项系数。根据ＦＤ ００３－２００７风电机组地基基础设计 的肋板，以增强腹板的稳定性及抗扭刚度；为使围檩与板桩之间 填之后方能拔除钢板桩。 接触紧密，传力均匀，水平支撑杆件设置时应在相应部位对围檩 ７结语 施加预加应力；为保证水平支撑体系的安装精度及施工便利，基 由于具有施工周期短，施工成本低，施工方便等诸多优点，钢 坑开挖至支撑高度后，应在板桩相应部位设置钢牛腿，围檩及支 板桩支护开槽已成为目前市政工程施工中最常用的方法之一。 撑构件安装就位并校核高程后方可进行构件节点的连接。３）土 如何确定支撑体系的布置形式及支撑的布设是本方法的关键，土 方开挖。土方开挖应配合两层内支撑的安装分三次进行出土，选 力学理论及土物理力学参数的选择决定该方法的成败，因此，应 用１台斗容量１ ｍ 的挖机于基坑顶作业，较深部位的掘土换用 １台长臂挖机施工；开挖至内撑标高部位时，应先添加支撑并加固 根据现场地质条件选择正确的土的物理参数及力学参数，进而进 行准确检算以指导施工。 稳定后，再进行支撑标高以下土方开挖。４）基坑成型前应结合当 参考文献： 地地下水水位采取必要的降水措施，基坑成型后要在基坑内设置 ［１］ 蔡鸿洁，许翠霞，李涛．基坑支护方案优化［Ｊ］．山西建筑， 积水槽，及时排除基坑内积水。为保证基坑安全，基坑周边１０ ｍ ２００９。３５（１８）：９１－９２． 范围内严禁堆土，基坑施工期间要做好基坑变形监测。５）基坑回 Ｔｅｎｔａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｃａｓｅ ｗｉｔｈ ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔ ｐｉｌｅ ＱＩＮ Ｈａｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃａｓｅ ａｓ ｔｈｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｍａｎｙ ｙｅａｒ’Ｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ，ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｓｏｍｅ ｖｉｅｗｓ ｏｎ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｓｕｐｐｏ￣ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｗｉｔｈ ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔ ｐｉｌｅ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｖａｒｉｏｕｓ ａｓｐｅｃｔｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｍｏｄｅｌ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ，ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｒｏｎ ｃｈｅｃｋ，ａｎｄ ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ ａｔｔｅｎｔｉｏｎｓ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ，ｗｉｔｈ ａ ｖｉｅｗ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｆｏｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｕｍｐｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ，ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔ ｐｉｌｅ，ｓｕｐｐｏｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｈｅｃｋ 收稿日期：２０１０－０８－２１ 作者简介：沈永强（１９８２一），男，助理工程师，上海勘测设计研究院，上海２００４３４ ２００４３４ 戴双庆（１９８２ ），男，硕士，助理工程师，上海勘测设计研究院，上海
