軟土地基深基礎(chǔ)組合結(jié)構(gòu)支護技術(shù)研究

楊澤偉 田哲思 鄒偉光

(中國電建集團貴州電力設(shè)計研究院有限公司，貴州 貴陽 550002)

1 良好的軟土地基施工結(jié)構(gòu)設(shè)計

深基坑施工結(jié)構(gòu)設(shè)計對施工技術(shù)的應(yīng)用和深基坑施工質(zhì)量的提高起著至關(guān)重要的作用。因此，在軟土地基施工中應(yīng)注意結(jié)構(gòu)設(shè)計，尤其是做好深基坑施工空間的要求，為了滿足施工條件，更重要的是不破壞環(huán)境。在實際設(shè)計中，施工空間大小基本與深基坑結(jié)構(gòu)一致，但在實際形成中，應(yīng)根據(jù)實際情況確定方法。一般來說，采用的施工方法不僅會影響施工條件，還會影響環(huán)保效果。因此，有必要在設(shè)計階段參考施工工藝，根據(jù)施工工藝確定施工空間。在確定施工空間形成方法時，有必要做好施工結(jié)構(gòu)設(shè)計。這就要求相關(guān)人員合理安排結(jié)構(gòu)，選擇構(gòu)件形式，通過選擇最佳結(jié)構(gòu)來保證結(jié)構(gòu)的最優(yōu)剛度。這樣既可以控制變形，又可以達(dá)到環(huán)保的目的。要做好這項工作，就要確定施工空間，選擇合適的作業(yè)條件，注重環(huán)保，只有三者統(tǒng)一才能做好深基坑施工設(shè)計。

2 合理地布置施工結(jié)構(gòu)的支撐體系

在具體進(jìn)行施工結(jié)構(gòu)優(yōu)化、結(jié)合施工工藝、創(chuàng)造寬敞便捷的施工空間的工作時，我們主要可以通過對施工結(jié)構(gòu)中的支撐體系進(jìn)行平面上的桿件優(yōu)化布置和高程上的支撐位置選擇來加以實現(xiàn)。平面上的桿件布置可以依據(jù)基坑的平面尺寸、形狀和深基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)筑要求，從優(yōu)化桿系的角度出發(fā)，盡可能地創(chuàng)造最經(jīng)濟的桿件體系，使它既有寬敞平面上的無桿區(qū)域，又保持足夠的平面剛架的剛度，用以控制周邊圍護壁的變形。在平面支撐體系的設(shè)計中，需要認(rèn)真處理桿件間的節(jié)點，保證整個桿件的幾何不變性，同時要考慮它在受荷情況下可能產(chǎn)生塑性鉸 (鋼筋混凝土支撐)和其他可能改變桿與桿連接假定的部位。對整個支撐體系進(jìn)行工作狀態(tài)下的最不利情況驗算，使整個結(jié)構(gòu)體系在工作中做到萬無一失，確保施工環(huán)境安全。另外，在高程布置上，支撐系統(tǒng)要滿足挖土機械在支撐層間的作業(yè)要求和深基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的層高布置要求，在這里深基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的層高是確定的，支撐系統(tǒng)高程應(yīng)讓開結(jié)構(gòu)層位置，但有時結(jié)構(gòu)層是叉層布置的，留給支撐的布置空間很窄，這就需要在很小范圍內(nèi)準(zhǔn)確選擇支撐位置，以創(chuàng)造挖土機械工作的空間，并努力使圍護壁在土壓力作用下的彎矩、剪力因支撐位置的合理而變得較小且均勻。

3 支護結(jié)構(gòu)形式

3.1 支護結(jié)構(gòu)設(shè)計

主墩承臺深基坑圍堰支護尺寸55.9m×22.3m，承臺深基坑采用拉森Ⅳ型鋼板樁，拉森鋼板樁單根長度18m，設(shè)計頂標(biāo)高＋1.365，高出地面約30cm。鎖扣鋼管樁采用長度24m的630×12mm鋼管，設(shè)計頂標(biāo)高＋1.90m，底標(biāo)高－22.1m。圍堰內(nèi)采用630×8mm鋼管作平面內(nèi)支撐，內(nèi)支撐設(shè)兩層，第一層支撐設(shè)計標(biāo)高＋0.86m，采用雙拼45B型鋼，第二層支撐設(shè)計標(biāo)高－2.14m，采用三拼150型鋼。采用長24m的630mm鋼管樁與長18m拉森Ⅳ型鋼板樁組合結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)Ⅳ型拉森鋼板樁截面模數(shù)2270cm3／m，組合結(jié)構(gòu)截面模數(shù)3070cm3／m，組合結(jié)構(gòu)截面模量比傳統(tǒng)Ⅳ型拉森鋼板樁增加截面模量35%。本工藝采用拉森鋼板樁作擋板，鎖扣鋼管樁作傳力桿，采用鎖扣鋼管樁與拉森鋼板組合結(jié)構(gòu)對軟土地基深基礎(chǔ)支護開挖。（1）鎖扣鋼管樁。在長24m的630×8mm鋼管樁上焊接長24m的I10工字鋼制造成鎖扣鋼管樁導(dǎo)向槽。鋼管樁與I10工字鋼采用間斷焊接，間斷距離1m，焊縫長度100mm，厚度7mm。（2）拉森鋼板樁。在長18m拉森Ⅳ型鋼板樁上焊接［8槽鋼制成定位槽，［8槽鋼間斷焊接在拉森鋼板樁背面中心線，間斷距離1m，焊縫長度100mm，厚度7mm。（3）鎖扣鋼管樁＋拉森鋼板樁組合結(jié)構(gòu)。利用振動錘插打已加工成型的630mm鎖扣鋼管樁，并利用鎖扣鋼管樁為導(dǎo)向樁逐片插打拉森鋼板樁，，以形成環(huán)型圍堰支護結(jié)構(gòu)。

3.2 結(jié)構(gòu)形式計算

分別采用Midascivil2012及理正深基坑軟件對整體模型進(jìn)行驗算，鋼板樁采用長18m拉森Ⅳ型鋼板樁，模型采用板單元進(jìn)行模擬，土壓力及結(jié)構(gòu)信息依據(jù)地勘資料進(jìn)行計算，換算成壓力荷載，鎖扣鋼管樁與拉森鋼板樁在軟件模型中采用彈性連接進(jìn)行處理模擬計算。

3.3 支護施工工藝

按設(shè)計要求安裝圍囹及支撐體系，同步采用挖土機開挖基坑內(nèi)土層至設(shè)計標(biāo)高，澆筑封底混凝土，（1）主墩承臺第一層開挖至＋0.4m后，制作安裝第一道圍囹，并以圍囹為導(dǎo)向架，插打鎖扣鋼管樁扣拉森鋼板樁，插打順序由中間向兩側(cè)，直至倒角合龍?zhí)帲婚_挖該層土體，做好周圍防護工作及截水溝措施，避免承臺基坑內(nèi)積水。（2）主墩承臺基坑第二層開挖，每層開挖深度1.50m，直至開挖至圍囹安裝標(biāo)高，且該層超挖深度≥0.5m；及時施作圍囹及坑內(nèi)降水、排水。開挖該層土體，同時設(shè)置坑內(nèi)集水坑，保證坑內(nèi)無明顯積水。（3）主墩承臺待第二道圍囹安裝、檢查合格完畢后，施作第三層土層；每層開挖深度1.50m，承臺開挖主要是機械開挖,人工挖土為輔；其中主墩承臺開挖至－5.60m時，封底混凝土土體開挖以條形開挖方式，邊開挖邊施作封底混凝土。（4機械開挖時，開挖深度不得超過設(shè)計標(biāo)高，工程樁及支撐鋼板樁不得損壞。（5）基坑內(nèi)挖出的土，應(yīng)當(dāng)及時運出?；铀闹?5m范圍內(nèi)不得堆土。

4 結(jié)語

隨著現(xiàn)代建筑物的規(guī)模的不斷擴大，對深基坑施工的技術(shù)要求越來越高。在施工領(lǐng)域，深基坑復(fù)合結(jié)構(gòu)支護技術(shù)的研究還存在許多問題需要解決。我相信，通過大量的工程實踐和總結(jié)，將形成更完善的深基體復(fù)合結(jié)構(gòu)支撐技術(shù)體系，促進(jìn)國家建筑業(yè)的發(fā)展。