PC工法钢管桩在某项目基坑工程中的应用

  PC工法桩在德清某项目基坑工程中的应用 摘要 :基于湖州市德清县某工程的地质条件,分析了该基坑工程的特点,确定了基坑围护方案,并阐述了 P C 工法桩构造设计措 施及施工要求,指 出 P C 工法桩具有安全、经济、绿色环保等优点,值得推广应用。 〇 引言 p c 工法桩工艺是近几年来兴起的一种新型围护桩工艺,该 工艺主要采用钢管、型钢、拉森钢板材料形式,可任意组合为围护 桩 ,根据工程实际情况选择工法桩组合形式,主要有管桩 + 拉森 钢板桩、钢 管 + 型钢、型 钢 + 拉森钢板桩等形式。p c 工法桩具有 桩身刚度大、施工快速、无泥浆、无噪声、场地适宜性好、止水效果 好 、可全部回收等显著优点。德清某项目基坑围护主要采用钢管 桩 + 拉森钢板桩的组合形式的P C 工法桩围护结构,解决了该项 目中存在的诸多难点,该工程是德清首个采用P C 工法桩的重点 工程,为德清地区类似工程提供经验参考。 1 工程概况 该项目位于湖州市德清县武康镇德清科技新城内,东 、西两 侧用地红线外为待建市政道路,北侧用地红线外为现状市政主干 道 ,南侧为河道;拟建场地内西侧、北侧基坑紧邻施工道路、材料 加工场;基坑开挖深度为5.5 m ~8. 25 m。工程地质条件:①素填 土、杂填土,层 厚 〇. 80 m ~ 3.0 m。场地西侧有大面积原河道回填 区,有撤填土层,层 厚 〇. 60 m ~ 2. 50 m。②粉质枯土,软塑,局部 稳定过程中,植被发挥着重要的作用。一般,植被覆盖范围大的 边坡相对于覆盖较少的边坡而言,其稳定性明显较强。所 以 ,提 高边坡绿植覆盖范围,不仅可以绿化环境,而且还能够稳定边坡。 最后,为更好的防止地质灾害的发生,也需要注意整采区与边坡 角的合理设计,适当的采取一些降低动载荷与减震爆破的科学 技术。 3 . 3 采煤沉陷的治理 目前,对于采煤沉陷的治理,应用最为频繁的几种方法有充 填 、修筑复垦、疏排地表积水以及修建梯田等技术。对于不同地 域的煤田采煤沉陷,所采取的治理措施也会有所差异 ;如在抚顺 地区,在治理采煤沉陷时适宜采取疏排地表积水与填充等措施, 待采煤活动结束之后,再实施建筑复垦技术进行治理。采煤沉陷 主要是由于采空区岩体陷落或破损所导致,所以 ,治理采煤沉陷 软 ~可 塑 ,层 厚 〇 〇〇 m ~ 2.60 m。③粘质粉土,主要分布在基坑 东区,层厚〇 〇〇 m ~ 1.70 m。④砂质粉土,主要分布在场地东区, 层 厚 0.00 10.40 m。⑤游泥,灰色,流塑 ,东区局部缺失,其余 基坑底多处于该层土,层 厚 0.00 m ~ 10.60 m。⑥粉质粘土,硬 ~ 可塑,全场分布,层 厚 0.90 m ~ 3 . 40 m。⑦圆确,全场分布,层顶 埋深约 13 m ~ 15 m,层厚 2. 10 m ~ 15. 00 m。 2 该基坑工程特点与重难点 1) 基坑面积大,约 50 000 m2 ( 约 338 m X 148 m) , 1 层地下 室 ,基坑开挖大面积深度为5. 5 m,但电梯井多位于基坑边,电梯 井位置开挖深度为8.25 m。 2) 基坑周边环境相对较好,除了北侧市政主干道外暂无需重 点保护的建 (构 )筑物,但场地内施工用地紧张,西侧紧邻河道,其 余各侧均有现状临时施工道路以及施工材料加工用地,基坑边施 工荷载以及堆载大。 3 ) 场地开挖深度影响范围内地层条件变化大,场地东区主要 为粘质粉土和砂质粉土,基坑底处于砂质粉土层,需重点考虑降、 止水措施,以防流砂及管涌;西区主要为淤泥,该层淤泥高压缩性、 的关键也就在于加强对采空区的治理。 参考文献: [ 1 ] 路学忠.宁东煤田采煤沉陷地质灾害规律研究[D].北京: 中国地质大学(北京),2〇06. [ 2 ] 周正华,郭 迅 ,林 淋 ,等抚顺煤田建筑破坏与地质灾害 的关系[ J ].地震工程与工程振动,2005 (6) : 122-126. [ 3 ] 李淑艳. 抚顺市矿山环境地质灾害形成机制与防治对策研 究[ D] .沈阳:煤炭科学研究总院,2008. [ 4 ] 张丽丽. 抚顺市煤田开采区地质灾害分区评价研究[D].长 春 :吉林大学,2014. [ 5 ] 刘大勇,宋建潮,王恩德,等.抚顺煤田断裂活化与地质灾害高灵敏性、高触变性,力学强度极低,需重点考虑基坑整体稳定以 及坑底抗隆起问题。 4 )总工期紧,设计阶段距离 ±0. 〇〇〇的工期还有7 个月。 3 基坑围护设计方案 3 . 1 围护结构选型分析 1) 基坑周边施工场地有限,围护结构局限于采用排桩围护; 基坑面积大,不利于设置全内撑。 2 ) 根据地质条件 ,东侧须采用止水效果好的围护体系,同时 坑内外设置降水井 ;其余各侧应考虑围护结构有较大强度和刚 度 ,以有效控制基坑边形,确保施工现场安全。考虑圆砾层埋深 较浅,围护结构在圆砾层中的施工可行性。 3 ) 为解决工期紧问题,围护结构应施工快,养护期短。 3.2 围护方案选择 1) 围护结构主要采用PC工法桩双排门架式支护结构。以电 梯井位置为例,开挖深度为 8. 25 m ,PC工法桩采用钢管桩 + 拉森 钢板桩组合形式,双排悬臂桩门架式设计,钢管桩采用 0630 x 14 钢管,桩顶设置于地面下 1.5 m,桩 长 16 m,前排桩间距 1.1 m,后 排桩间距 2. 2 m,桩顶均设置一定宽度的压顶梁,两排压顶梁之间 设置连系梁,压顶梁以上根据场地实际情况采用放坡开挖支护或 者挡土墙支护;前排桩间采用长12 m、间 距 1. 1 m 拉森IV钢板桩, 拉森钢板桩与钢管桩锁口施工,主要作为桩间止水考虑,暂不考 虑参与受力计算。 2 ) 东北角位置开挖深度5.5 m,采用P C工法桩结合钢筋混凝 土角撑围护结构,采用一排 (630 X 1 4钢管桩,桩 长 为 15 m,间距 为 1.5 m,桩间设置两根桩长 12 m 拉森IV钢板桩止口施工。 3) 东区含粉土层范围内,坑内外设置 8 0 0 自流管井降水,管 井深度要求穿透粘质粉土、砂质粉土透水层进人淤泥质土不透水 层 0.5 m0 3.3 PC工法桩构造设计 沿用拉森钢板桩的止口原理,在钢管上焊接企口,庄闲最稳公式打,使钢管桩 与拉森钢板桩之间相互锁口呈弧形状搭接,能有效起到止水、止 淤、止砂等作用,详 见图 1。 图 1 钢管桩+拉森钢板桩组合桩锁口搭接图 3.4 PC工法桩施工要求 1)钢管采用Q3 4 5钢。 2 ) 三支点桩基底盘应保持水平,平面允许偏差为 ±20 mm,立 柱导向架垂直度偏差不应大于i /250。桩径偏差不大于 10 mm, 标高误差不大于1〇〇 mm。钢管桩要确保平整度和垂直度,不允许 有扭曲现象,插人时要保证垂直度。 3 ) 中掘进必须控制好钻具下沉速度,钻机钻进搅拌速度一般 为 1 m/min0 4) 所有焊缝应连续焊满,焊缝高 8 mm,具体参数可根据现场 情况作适当调整。 4 基坑稳定性验算 依 据 JGJ 120—2012建筑基坑围护技术规程,围护结构计算 采用同济启明星软件、北京理正《深基坑围护结构设计》软件;计 算荷载考虑地面均布荷载20 kPa,施工荷载 30 kPa;各土层计算参 数取自岩土工程勘察报告,各土层的土压力分布采用朗肯土压力 理论确定。PC工法桩中主要利用钢管材料力学参数,设计计算 采用参数详见表 1。经计算以及验算,各项稳定性计算结果均满 足规范要求。 表 1 PC工法桩主要设计参数 钢管型号 截面面积 cm2 4 cm4 cm3 !r cm4 r y cm3 E MPa 抗弯强 度设计 值/kPa ([630 x 14 270.931 128 574.344 4 081.725 128 574.344 4 081.725 210 000 310 000 5 P C 工法粧在本基坑围护工程中应用的意义 1) 桩身强度高刚度大,有效控制围护结构自身变形,解决了 软土区及周边荷载大的区域基坑变形大的问题,确保基坑整体稳 定性。 2 ) 其引用原拉森钢板桩搭接工艺,止水效果好,结合管井降 水 ,解决了粉土层中基坑边壁渗水、管涌等问题。 3) 其施工技术、设备先进,可进人圆砾层中施工,解决因嵌人 深度不足导致围护结构倾覆问题。 4 ) 参与设计计算的钢管桩,作为主要受力桩,其桩间距可通 过调整钢管桩上企口位置任意调整,两钢管桩之间可设计多根钢 板桩,改善以往其他围护桩在桩间距上的局限性,达到了设计更 加经济合理的效果。 5 ) 其施工速度快,零养护期,最大程度上节约了施工工期。 6) PC工法桩施工无泥浆,零 污染,在基坑回填后可全部回 收 ,不遗留任何地下障碍物。作为一种新型绿色环保围护桩, PC 工法桩具有一定推广价值。 参考文献: [1] JGJ 120—2012,建筑基坑围护技术规范[S]. [2] GB 50007 — 2011,建筑地基基础设计规范[S]. [3] GB 50009—2012,建筑结构荷载规范[S]. [4] JGJ 311 — 2013,建筑深基坑工程施工安全技术规范[S] 摘自


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