工字钢桩围护结构的适用范围有哪些？

工字钢桩围护结构的适用范围有哪些？（精选7篇）

篇1：工字钢桩围护结构的适用范围有哪些？

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打桩时，施工噪声一般都在100dB以上，大大超过环境保护法规定的限值。因此，这种围护结构一般宜用于郊区距居民点较远的基坑施工中。当基坑范围不大时，例如地铁车站的出人口，临时施工竖井可以考虑采用工字钢做围护结构。

篇2：工字钢桩围护结构的适用范围有哪些？

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桩间距一般为1.0～1.2m.

工字钢桩围护结构适用于黏性土、砂性土和粒径不大于100mm的砂卵石地层;当地下水位较高时，必须配合人工降水措施。打桩时，施工噪声一般都在100dB以上，大大超过环境保护法规定的限值。因此，这种围护结构一般宜用于郊区距居民点较远的基坑施工中。

篇3：工字钢桩围护结构的适用范围有哪些？

有限元法的突出优点是适合于处理非线性、非均质和复杂几何形状、边界条件和材料性质等问题,而岩土工程中土体应力变形恰恰就存在这些问题,因此有限元方法在该领域发挥了重要的作用。在基坑支护与设计中,对支护内力与位移的计算,通常从实用简便的角度出发,将其作为二维问题来考虑[1]。但实际上,基坑是一个具有长、宽、深不同尺寸的空间几何体,深基坑开挖降水、开挖施工的顺序以及由此产生的支护结构与土体的相互作用是非常复杂的,简单地把支护桩简化为平面应变问题,就无法考虑支护桩与周围土体的接触和排桩与连梁的协同作用,所以三维模拟是基坑有限元模拟的研究方向[2,3]。

门架式双排桩支护结构是由前排桩、后排桩及桩顶冠梁共同作用的空间组合围护结构,这种围护结构主要是发挥组合桩的整体刚度和空间效应与桩土的协同作用,其三维空间效应显著。文献[4~6]分别通过平面有限元的方法研究了前后排桩间距对门架空间效应以及桩体两侧土压力分布的影响。文献[7]通过三维有限元模拟分析了无冠梁及增加冠梁刚度情况下对减小桩体位移的效果。本文运用通用有限元软件ABAQUS对该种围护结构进行三维有限元分析,结合南京市天印广场深基坑工程,分析门架式双排桩围护结构的工作机理,并进一步研究了冠梁厚度对支护结构变形和内力的影响。

1 三维有限元模型

1.1 有限元模型的建立

基坑开挖一般属临时性工程,工期较短,且土体在自重的状态下已基本固结完成。另外,基坑外围筑成深层搅拌桩以隔阻第一层孔隙潜水,因此按固结不排水分析而不考虑地下水的存在。由于实际工程基坑范围平面面积很大,若按全尺寸建模则会涉及到如计算机的运行能力达不到等问题。根据基坑工程的特点和前人对基坑工程进行有限元模拟时的经验做法,取前排5根桩后排3根桩为建模范围,宽度为5.6m。支护结构建模范围的平面示意图及剖面图如图1和图2所示。坑外土体计算宽度和坑底开挖面下土体计算高度原则上要取至基坑开挖结构受力后不再产生变位影响的边界为止,但综合考虑模型尺寸与计算机的计算能力,对于墙背侧边界,可取大于一倍墙高(至墙底的全高)的地方。对于墙底方向的边界,当墙底建在坚硬地层上时,则取坚硬地层作为不动边界;当墙底范围的地层较柔软时,则边界取至墙底下大于(B-D)/2的地方(B为基坑宽度,D为墙体入土深度)。考虑到基坑形状的不规则性,取双排桩支护范围的基坑一半宽度的平均值为45m。

有限元建模时,把前后排圆桩按抗弯刚度等效为方桩[8]。根据ABAQUS有限元软件对岩土工程中三维模型模拟的特点,模型中,土体、水泥搅拌桩采用三维8结点实体单元C3D8R,灌注桩、冠梁采用六面体八节点实体单元中的非协调单元C3 D8 I,它与C3 D8 R相比可以更好地模拟弯曲变形,考虑桩和土、梁与土可能发生的滑移,对桩和土体的相互作用采用接触面模拟,接触面采用硬接触,即假设接触面间能传递无限大的压力而不能传递任何拉力。

1.2 计算参数选择

支护结构的计算参数见表1,土体的力学参数是采用反分析得到的计算结果。水泥土搅拌桩的弹性模量取150MPa,凝聚力取230k Pa,泊松比取0.35,内摩擦角取25°。水泥搅拌桩置换深度内的桩间土的力学参数按水泥搅拌桩的面积置换率m进行换算,m=33.3%。岩土体物理力学指标见表2。

1.3 材料模型及模拟步骤

(1)材料模型:双排灌注桩、冠梁以及强风化和中风化砂岩采用线弹性材料模型;土体采用Drucker-Prager模型。

(2)基坑开挖的具体实现步骤为:(1)建立整个场地土体及支护结构模型;(2)初始地应力的平衡,建立初始应力场,应用Initial conditions,type=stress,geostatic语句进行地应力平衡,初始地面沉降位移约为10-4~10-5m;故土体自重沉降过程中支护结构对土体自重沉降的影响很小;(3)分4步挖土,运用ABAQUS提供的MODELCHANGE功能模块,模拟挖土全过程。

2 计算结果分析

2.1 前后排桩的受力变形分析

图3和图4分别为开挖结束后前后排桩位移曲线和弯矩曲线图。由图可知,双排桩围护结构的最大位移发生在冠梁顶部,最大位移为24.33mm。在同一深度,前排桩的位移要大于后排桩的位移,两排桩的位移均从桩顶就开始明显减小,但前排桩在桩顶下3m范围内的水平位移基本保持不变,这表明前排桩受到后排桩的拉锚作用。虽然前后排桩的位移相差不大,但是弯矩却相差较大。由图4可以看出,桩顶有很明显的嵌固的特征,这是由于前后排桩桩顶被连梁连接共同作用的结果。另外,由图中还可以看出,最大正弯矩约为202.03k N·m,出现在前排桩的第一个反弯点处,距桩顶约为4m。最大负弯矩出现在桩体与强风化砂岩交界面附近,这是由于桩底部土体工程性质较好,对桩体的约束比上部土体强,从而在土层交界面附近桩体出现较大的弯矩。从整体看,前排桩承担了更多的土压力,其弯矩整体上要大于后排桩。

2.2 桩后土压力分析

由图5和图6可以看出,随着基坑开挖的进行,前后排桩后土压力逐渐减小,这说明随着土体的卸荷,桩身向基坑一侧发生位移,静止土压力逐渐减小且向主动土压力靠近,直到桩身变形稳定。由计算结果还可以看出,开挖结束后,在前后排桩顶以下4m范围内,前排桩受到的土压力要大于后排桩;桩顶以下4~14m范围内,后排桩受到的土压力要大于前排桩;14m以下桩端附近,前排桩受到的土压力再次大于后排桩。这种土压力的交替变化主要是因为开挖结束后,由于支护结构和土体材料的刚度差异较大,随着支护结构的侧移,在支护桩体的上部和土体之间容易产生空隙,因而后排桩上部的土压力较小。随着深度的增大,后排桩受到的土压力增大,而前排桩由于桩间水泥搅拌桩的置换以及支护结构的空间效应,前排桩后土压力要小于同深度的后排桩。在桩端附近,由于没有了桩间水泥土搅拌桩的置换,前排桩受到的土压力再次大于后排桩。

2.3 计算结果与实测值对比分析

围护结构的后排桩位移、前排桩弯矩分别见图7与图8。从图中可以看出,计算值与实测值分布规律基本吻合,大体反应了基坑开挖过程中支护结构的变形特征。但是位移的计算值和实测值之间有一定差距,基坑开挖面以上有限元计算水平位移值普遍偏小,而实测位移值相对较大,其原因可能是有限元计算过程中,基坑外侧未考虑地面超载作用,而实际施工过程中,施工机械在基坑周围施加的外荷载、坑边堆放的大量建材,都有可能导致基坑支护结构顶部水平位移相对较大。基坑开挖面以下实测位移值比计算位移值小,其原因是基坑开挖到设计深度以后,基坑底部施工了静压工程桩,而工程桩的存在会减小基坑底部的隆起量,同时也减小围护结构的水平位移[9]。

2.4 冠梁刚度的影响

冠梁由连梁和圈梁构成,它把前后排桩以及桩间土组成一个变形协调的整体。冠梁与前后排桩是否能够形成一个有效的刚架体系,除了连梁与桩端的刚性连接需要措施加以保证外,还要求连梁具有一定的刚度,以保证支护结构的整体性,满足其侧向刚度的要求。改变冠梁的截面厚度以改变冠梁刚度,从而改变双排桩整体受力和变形性能,分别取冠梁厚度为0.2m、0.4m、0.6m、0.8m、1.0m。

从图9和图10可以看出,桩顶位移在冠梁厚度最小时最大,为28.44mm。随着冠梁厚度增加,连梁的刚度增大,双排桩整体抗侧移性能增强,位移逐渐减小。当连梁厚度为1.0m时,其双排桩桩顶位移为23.37mm,并达到最小。从图中还可以看出,当冠梁厚度增加到0.6m后,前后排桩桩顶位移减小不是很明显。由此可知,盲目地增加冠梁的厚度或者增强冠梁的刚度,对于减小桩身侧移并不是一直可行的。

从图11和图12可以看出,当冠梁厚度小于0.4 m时,前后排桩桩身上部弯矩都很小,桩顶弯矩几乎为零;当冠梁厚度大于0.6m时,桩身弯矩显著增大,并随着厚度的增大,后排桩桩顶弯矩也逐渐增大。引起这种变化的原因主要是因为当冠梁厚度较小时,后排桩对前排桩的锚固作用不明显,前后排桩的自由变形能力较大,桩身弯矩小;当厚度较大时,后排桩对前排桩的锚固作用加强,前后排桩形成一个协同变形的整体,共同承担土压力。

3 结论

本文针对一个实际基坑工程建立了三维数值模型,对基坑的实际开挖过程进行了模拟,分析了基坑开挖中围护结构的侧向位移和弯矩、土体位移以及土压力的变化,并与实测数据进行了对比,得出了一些结论和经验:

(1)本文模拟的基坑开挖中围护结构变形和内力的计算值和实测值均较吻合,验证了本文提出的利用ABAQUS软件对考虑基坑开挖中门架式双排桩围护结构和土体的相互作用的三维有限元模型是合理的、可行的,对同类基坑工程设计计算和施工具有一定的参考价值。

(2)双排桩式围护结构前后排桩均受到交变应力,双排桩围护结构的最大位移发生在桩顶部位。在同一深度,前排桩的位移要大于后排桩的位移。前后排桩桩身的弯矩分布均呈S形,并都存在反弯点。

(3)基坑开挖结束后,由于桩身与土体的变位,前后排桩土压力的大小随桩长呈交替变化。

(4)当冠梁刚度较小时,增加其刚度,可以明显改善桩身变形;但当冠梁厚度增加到0.6m后,冠梁厚度对前后排桩的弯矩和位移的影响不再明显。

摘要：门架式双排桩支护结构是由前排桩、后排桩及桩顶冠梁共同作用的空间组合围护结构,这种围护结构主要是发挥组合桩的整体刚度和空间效应及桩土的协同作用,其三维空间效应显著。通过有限元软件ABAQUS对该种围护结构进行三维有限元分析,从而分析门架式双排桩围护结构的内力和变形以及与土的相互作用机理,并将数值计算结果与实测结果进行对比,验证理论计算与分析的合理性,并得出冠梁厚度增加到0.6m后,冠梁厚度对前后排桩的弯矩和位移的影响不再明显的结论。

关键词：门架式双排桩,ABAQUS,有限元,土压力

参考文献

[1]赵海燕,黄金枝.深基坑支护结构变形的三维有限元分析与模拟[J].上海交通大学学报,2001,27(4):610～613.

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[4]潘旭亮,张钦喜,霍达等.双排桩围护结构工作特性数值分析[J].工业建筑,2004,34(9):8～11.

[5]王军,王磊,肖昭然.双排桩支护排距的有限元分析与研究[J].地下空间与工程学报,2005,1(7):1097～1099.

[6]丁海涛,赵春宏,杨宝全.双排围护桩支护结构排距变化时变形和受力性能的三维非线性模拟计算[J].工程勘察,2007,(12):10～15.

[7]崔宏环,张立群,赵国景.深基坑开挖中双排桩支护的三维有限元模拟[J].岩土力学,2006,27(4):662～666.

[8]刘国彬,王卫东.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

篇4：工字钢桩围护结构的适用范围有哪些？

【关键词】双排桩式；围护结构；基坑开挖；应用

某小区是由A、B、C三幢民用建筑构成，其中A幢楼地上有11层，没有地下室工程；B幢楼为13层；C幢楼为15层，建筑高度均为45m。这三种建筑的结构形式都是框架剪力墙结构，抗震等级为6级。在这三幢建筑中，B幢与C幢有同一个地下室，该地下室采用的是钻孔灌注桩施工技术进行，基坑深为5.3m。与周边其他需要建的建筑物地下室工程之间最近的距离为9m。通过对该地的分析，结果发现，在该基坑工程当中，施工现场的地质条件较恶劣，土壤为淤泥型粘土，具有含水量大、压缩性大等要求，是工程施工中的一大难点。

一、双排桩式围护结构的设计分析

1、围护结构受力情况的假定

相对于单排桩式围护结构而言，双排桩式围护结构的受力更为合理，但是在实际工作中，我们很难计算出双排桩式围护结构的力学特点，尤其是桩间土的作用，工程师必须要采用非常复杂的模型才能够对其进行精确的计算。本文采用了一种简化了的计算方法来对双排桩式围护结构进行分析。第一步要做的就是需要对结构进行假定：1）假定前、后排桩与桩顶部连梁是一个呈直角的钢架结构；2）假定桩顶部连梁是一个完整的绝对刚体；3）假定在基坑开挖之后，土压力作用只会使桩水平位移，并且假定前、后排桩在桩连梁标高位置的水平位移是一致的。

2、土体压力的计算分析

一般来说，双排桩式围护结构的排列方式有常见的两种方法，一种是梅花形排列形式，另一种是矩形排列形式。根据上述三个假定，我们需要按照两种不同的排列形式来计算出桩在土体上的压力。本工程是采用的矩形排列形式进行事后，后、前排桩的主动土压力为：

而后、前排桩的被动土压力应该是：

其中，与是在单排桩的基础上计算出来的主动与被动土压力情况，而α也即是其比例，如果在基坑不同深度下与是相等的，那么可以得出，在该公式中，L是双排桩式围

护结构排列的间距，根据上述公式，我们就能够得出前、后排桩上土的压力值，并且双排桩式围护结构中的位移情况以及内力值都可以根据结构力学的方式来进行计算。

3、围护结构的计算方案

在本工程当中，工程师必须要根据施工现场的特点进行全面分析，面对不同的基坑位置应该制定或者采取不同的维护方案。在本工程的基坑西侧，由于距离既有建筑物相对比较近，因此在其施工过程中对水平位移情况以及沉降情况都应该有非常高的要求，因此我们可以采用双排桩式围护结构来进行施工，通过钻孔灌注桩的施工技术进行。在整个过程中，要求灌注桩的直径为800mm，前、后排桩的中心距应该控制在2200mm。另外，施工人员还需要采用水泥土搅拌桩加固施工技术来对基坑的被动区以及桩间土进行施工，这样可以避免基坑出现病险，并且还能够提高双排桩式围护结构的稳定性。

4、双排桩式围护结构的施工方案

在基础工程施工过程中，采用双排桩式围护结构的施工流程是：1）需要将基坑开挖的槽清理干净，避免杂物进入槽内；2）采用水泥土搅拌桩施工技术对其进行施工；3）在桩内钻孔，并在其中灌注水泥浆液；4）对支护结构的设置钢筋混凝土连续梁。

对基坑内土钉部分的施工流程是：1）需要对基坑进行降水处理；2）将基坑分层次进行开挖土方，并且每挖一层，需要在其中设置相应的土钉，直到基坑开挖完毕为止。

为使放坡及土钉施工顺利进行，在基坑周边设抽水井以降低地下水位，集水井深度要求进入淤泥质粘土层0.8m，并在基坑外侧做排水沟以防地表水流入基坑内。降水后方可进行土方开挖，且围护桩强度应达到设计强度的100%，冠梁强度达到80%。围护桩施工时应先沿桩侧将垫层浇完，使垫层对围护桩形成一个刚性支点，以防淤泥质土蠕变。挖土应力求贯彻“大基坑、小开挖”的方针，分层分块开挖土体。由于坑底为淤泥质土层，易产生变形，因此开挖至设计标高后应及时封底，严禁暴露时间过长。

二、监测结果与分析

1.水平位移监侧资料分析

根据基坑开挖深度、周围环境特点、地基土层物理力学性质和围护结构设计要求，在基坑靠近围护结构的位置，共设置8个深层土体水平位移监测孔，监测孔位置布设在各边槽的中间及靠近已有建筑物的部位，并保证测斜管有足够的埋深，进入相对好的土层，使测斜管底端位移为零。设计监测孔深有12m和20m两种，基坑侧向位移的初始值取基坑开挖前连续三次测量无明显差异的读数之一。土方开挖期间，每天观测深层土体水平位移一次，若出现险情则增加观测频率。

测斜孔在基坑开挖各主要时刻的汇总水平位移曲线，其发展趋势是随着基坑开挖水平位移逐渐增大，该测点最大水平位移发生在深度1m处(水平位移为48.84mm)。整个监测过程反映出双排桩式围护结构对控制水平位移是比较有效的。

2.沉降监侧资料分析

沉降观测点的布设以能控制单体建筑物的沉降为原则，本次基坑开挖沉降观测沿基坑周边共布设22个观测点。从沉降观测结果可知，基坑开挖期问的周边建筑物沉降主要发生在基坑西侧，沉降观测点C4,C5和C6沉降曲线。随着基坑的开挖，基坑周边各点的沉降量逐渐增大，最大约20mm。虽少数部位产生较明显沉降，但均未影响周边建筑物安全。

三、结论

在整个基坑开挖的过程中，我们对围护结构的设计以及施工质量的控制都是非常成功的。在双排桩式围护结构施工过程中，它能够大范围的处理基坑，并且能够避免基坑出现变形，施工效果良好。因此在整个施工过程中，施工人员必须要对其进行合理的设计，保证基坑的施工质量，提高整个基坑的稳定性，基坑范围内无内支撑，施工方便。在基坑土体开挖过程中，应进行必要的监测工作，做到信息化施工，以确保围护结构的安全。

参考文献

[1]蔡袁强,王立忠,陈云敏,吴世明,夏元芳.软土地基深基坑开挖中双排桩式围护结构应用实录[J].建筑结构学报,1997(04)

[2]何颐华,杨斌,金宝森,李瑞茹,谭永坚,王铁宏.双排护坡桩试验与计算的研究[J].建筑结构学报,1996(02)

篇5：工字钢桩围护结构的适用范围有哪些？

南京地铁某车站全长201 m,宽17 m～27.2 m,基坑开挖深度9 m～12 m,车站围护结构采用ϕ850@600 SMW水泥土桩,咬合250 mm,间隔插入规格为HN700×300的H型钢,SMW桩有效桩长20.4 m,水泥土总计约10 123 m3,型钢总重约1 800 t,在实际施工组织中,采用两台日本进口的专用设备,共施工1.5个月。车站地层自上而下依次为①-1杂填土厚1.8 m～2.2 m;①-2b4淤泥～淤泥质填土厚0.4 m～2.3 m;①-2b2-3素填土厚0.5 m～1.8 m;②-1b2-3粉质黏土厚0.3 m～1.3 m;②-1c3粉土厚2.5 m～3.7 m;②-2b4淤泥质粉质黏土厚6.7 m～14.6 m;②-3c3粉土厚2.0 m～5.8 m;②-5d2-3粉细砂厚5.6 m～9.4 m;②-6d1-2粉细砂厚0.3 m～1.3 m。

2 施工技术

2.1 施工流程

SMW桩施工流程见图1。

2.2 施工要点

2.2.1 孔桩定位

根据GPS控制点及图纸桩位坐标,精确测定出桩体位置,为保证施工带来的误差不影响结构净空尺寸,桩体轴线外放10 cm。以桩体外放轴线为中心开挖导沟,并在导沟两侧安放导向钢枕,在导向钢枕上准确标定出桩体位置,以保证SMW桩精确定位。

2.2.2 桩体垂直度控制

为保证桩体垂直度,桩机应平稳平正,利用桩机内水平、垂直仪表校核桩机的垂直度,定期用经纬仪校正桩机的垂直度。

2.2.3 三轴搅拌桩搭接施工

三轴搅拌桩搭接施工采用如下几种方式:

1)跳槽式双孔全套复搅式连接:一般情况下均采用该种方式进行施工。2)单侧挤压式连接方式:对于围护墙转角处或有施工间断情况下采用此连接。3)对“T”形转角处要预留搭接桩位,留待连接时复搅,确保转角处的止水效果。

2.2.4 三轴搅拌桩施工参数的控制

1)水泥掺入比:根据设计要求和本工程现场地质情况,水泥掺入比为18%;2)浆液水灰比:1.5∶1(水泥标号为32.5);3)供浆流量:140 L/min～160 L/min;4)每米单桩水泥用量:152 kg;5)注浆压力:4 MPa～5 MPa;6)下沉及提升速度:三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均注入水泥浆液,同时按照不同地层和后台浆液输送量等因素调整控制好下沉和提升速度,为保证搅拌均匀,下沉速度不大于1 m/min,提升速度不大于2 m/min,必要时在桩底3 m处适当上下重复搅拌注浆,“搅拌时间—下沉、提升关系图”见图2。

2.2.5 H型钢减摩制作

为保证H型钢顺利拔出并能重复使用,在插入型钢时需涂刷减摩剂。

1)清除H型钢表面的污垢及铁锈。2)减摩剂必须用电炉加热至完全融化,用搅棒搅时感觉厚薄均匀,才能涂敷于H型钢上,否则涂层不均匀,易剥落。3)如遇雨雪天,型钢表面潮湿,应先用抹布擦干表面才能刷减摩剂,不可以在潮湿表面上直接涂刷,否则易剥落。4)H型钢表面涂上涂层后,一旦发现涂层开裂、剥落,必须将其铲除,重新涂刷减摩剂。5)基坑开挖后,设置支撑牛腿时,须清除H型钢外露部分的涂层,方能电焊。地下结构完成后撤除支撑,必须清除牛腿,并打磨平型钢表面,然后重新涂刷减摩剂。6)浇筑压顶圈梁时,埋设在圈梁中的H型钢部分必须用牛皮纸将其与混凝土隔开,否则将影响H型钢的起拔回收。

2.2.6 H型钢插入

三轴水泥搅拌桩施工完毕后,吊机立即就位,吊放型钢。

1)在距H型钢顶端0.15 m处开一个中心圆孔,并在圆孔两边加焊钢板,孔径约12 cm,装好吊具,检查固定钩,然后用50 t吊机起吊H型钢,必须确保垂直。

2)在沟槽或导向钢枕上设H型钢定位卡,固定插入型钢的平面位置,型钢定位卡必须牢固、水平,而后将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内。

3)根据设计提供的高程控制点,用水准仪引测到地面上,根据地面与H型钢顶标高的高度差,在导向铁枕上搁置钢扁担,担住焊型钢吊筋控制H型钢顶标高。误差控制在±5 cm以内。

4)搅拌桩待水泥土达到一定硬度后,将槽钢吊筋撤除。

5)若H型钢插放达不到设计标高时,则采取提升H型钢,重复下插使其插到设计标高。

2.2.7 H型钢回收

1)待地下主体结构完成并达到设计强度后,采用专用夹具及千斤顶以圈梁为反梁,在50 t吊机的配合下起拔回收H型钢。2)用0.5水灰比的水泥砂浆自流充填H型钢拔除后的空隙,减少对邻近建筑物及地下管线的影响。

2.3 特殊部位处理

2.3.1 钢围囹与H型钢接触处理

钢支撑施工前,凿除SMW桩相应于钢围囹部位的水泥土固物,在H型钢上焊制钢牛腿,在钢牛腿的支托下安装钢围囹,之后安装钢支撑。混凝土结构施工前拆除钢支撑,拆除钢围囹,割除焊在H型钢上的钢牛腿,并将H型钢上的割除残留物用磨光机磨光,在H型钢与结构混凝土间设油毛毡隔离层,以便以后顺利起拔H型钢。

2.3.2 施工冷缝处理

施工过程中一旦出现冷缝则采取在冷缝处围护桩外侧补搅素桩方案,为保证补桩效果,素桩与围护桩搭接厚度约20 cm。

2.3.3 渗漏水处理

1)引流管:在基坑渗水点插引流管,在引流管周围用速凝防水水泥砂浆封堵,待水泥砂浆达到强度后,再将引流管打结。

2)双液注浆:a.配制化学浆液。 b.将配制拌和好的化学浆和水泥浆送入贮浆桶内备用。c.注浆时启动注浆泵,通过两台注浆泵两条管路同时接上Y形接头从H口混合注入孔底被加固的土体部位。d.注浆过程中应尽可能控制流量和压力,防止浆液流失。

3 结语

SMW桩作为围护结构,是一种理想的软土深基坑支护方式。根据已经开挖的基坑和周边监控量测的数据证明,对土体扰动较小,邻近地面无明显下沉、无地下设施破坏等现象。基坑开挖后,坑壁桩身垂直度,桩型稳定,墙体整体性质量高,咬合部分得到充分保证,无明显漏水点。检查 H型钢插入垂直度高,未发现明显的偏位现象。SMW围护桩施工速度快,H型钢可以周转使用,施工成本低,比传统的围护结构更具有可靠的止水效果,结合钢支撑作为基坑开挖支护方法简单,便于施工,通过严格的施工过程控制,质量易得到保证。

摘要：以南京地铁某车站SMW桩施工实例为例,从施工流程、施工要点、特殊部位的处理三方面介绍了SMW桩施工技术,实践证明该工法施工成本低,支护方法简单,便于施工,可在同类工程中推广应用。

关键词：SMW桩,施工技术,H型钢

参考文献

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[5]夏明耀,曾进伦.地下工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

篇6：工字钢桩围护结构的适用范围有哪些？

本车站采用明挖法施工, 基坑深度在16 m~19 m之间, 基坑开挖深度范围内的土层主要为 (19) 粉土层、 (20) 粉土层、 (25) 粉土层、 (26) 粉土层、 (27) 粉土层、 (29) 粉土层。根据《建筑基坑支护技术规程》和本站间周围环境条件、基坑深度, 确定本站基坑等级为一级, 地下水位为22 m。

围护结构采用钻孔灌注桩, 钻孔桩1 000@1 400, 基坑两侧端头井钻孔桩深26.55 m, 其余地段钻孔桩深22.76 m (局部24.76 m) 。基坑断面处竖向均设三道支撑。钢支撑采用609钢管, 壁厚t=16 mm, 第一道支撑水平间距为6 m, 第二、三道支撑水平间距为3 m。桩顶设有钢筋混凝土冠梁, 断面尺寸为1 400 mm×800 mm, 第二、三道支撑处设钢围檩, 钢围檩采用2Ⅰ45c。钢筋混凝土保护层:钻孔桩主筋保护层厚度为70 mm, 冠梁主筋保护层厚度为50 mm。同时, 选用钻孔桩1 000@1 500, 800@1 200进行比选。

2 计算模型

围护结构按平面问题进行分析, 按弹性地基梁法进行内力和位移计算。本设计按“增量法”原理模拟施工开挖、支撑和回筑的全过程进行计算, 计入了“先变形、后支撑”对围护结构内力的影响。

围护结构在施工阶段, 按施工过程进行受力计算, 开挖期间围护结构作为支挡结构, 承受全部的水土压力及地面超载。计入支撑作用时, 考虑了支撑设置时墙体已有的位移和支撑的弹性变形。荷载取值及其分项系数按《建筑基坑支护技术规程》确定, 施工期间地面超载均按20 k Pa考虑。施工阶段围护结构的最大变形控制取30 mm和0.2%H的小值, 即30 mm, 地面沉降不大于0.15%H。根据受力分析模拟实际施工过程, 遵循“先变位, 后支撑”的原则, 在计算中计入结构的先期位移值及支撑变形, 采用理正深基坑7.0软件进行计算。按照弹性法、经典法分别选取模型进行计算。

3 不同桩径计算比选

本车站计算土层参数根据《轨道交通岩土工程勘察报告》 (详勘) 取值。

按照1 000 mm桩径, 标准断面桩间距为1 400 mm、端头井断面桩间距为1 400 mm、局部加深断面1 400 mm分别进行内力计算, 并分段配筋。

按照1 000 mm桩径, 标准断面桩间距为1 500 mm、端头井断面桩间距为1 400 mm、局部加深断面1 400 mm分别进行内力计算, 并分段配筋。

按照800 mm桩径, 标准断面桩间距为1 200 mm、端头井断面桩间距为1 100 mm、局部加深断面1 100 mm分别进行内力计算, 并分段配筋。。

4 工程桩数量及造价对比

1) 1 000 mm直径桩数量。

端头井和局部加深段桩间距为1 400 mm, 标准段为1 400 mm时1 000 mm直径桩数量见表1。

端头井和局部加深段桩间距为1 400 mm, 标准段是1 500 mm时1 000 mm直径桩数量见表2。

2) 800 mm直径桩数量见表3。

3) 工程桩造价对比见表4, 表5。

5 结语

通过对该车站主体围护结构不同桩径和桩间距的对比研究:1) 桩水平位移和沉降量的对比。

当采用1 000 mm桩径时, 对于标准段最大水平位移为14.62 mm, 最大沉降量为17 mm;对于端头井处最大水平位移为21.82 mm, 最大沉降量为22 mm;对于局部加深段最大水平位移为15.97 mm, 最大沉降量为19 mm。最大水平位移均小于0.15%H (H为基坑深度) , 且小于30 mm;最大沉降量均小于0.15%H。

当采用800桩径时, 对于标准段最大水平位移为22.17 mm, 最大沉降量为24 mm;对于端头井处最大水平位移为23.73 mm, 最大沉降量为22 mm;对于局部加深段最大水平位移为26.01 mm, 最大沉降量为27 mm。最大水平位移达到了限制的边缘 (限制为0.15%H和30 mm的最小值, H为基坑深度) , 最大沉降量也达到了限制的边缘 (限制为0.15%H, H为基坑深度) 。施工难度加大, 参数难以控制, 从而在一定程度上影响施工工期。

注:1) 混凝土单价按照每延米桩780元换算;2) 1 000桩和800桩桩间净距是基本相同的, 桩间网喷混凝土工程数量差别较小, 在此不予以考虑;3) 表中土方单价为考虑1.5 km~2 km运距价格

注:1) 混凝土单价按照每延米桩780元换算;2) 1 000 mm桩和800 mm桩桩间净距是基本相同的, 桩间网喷混凝土工程数量差别较小, 在此不予以考虑;3) 表中土方单价为考虑1.5 km~2 km运距价格

2) 工程造价上的对比。

通过工程造价对比, 采用1 000 mm直径 (标准段桩间距为1 400 mm) 的桩的造价比采用800 mm直径的桩多55.904万元, 经优化设计, 采用1 000 mm直径 (标准段桩间距为1 500 mm) 的桩比采用800 mm直径的桩的造价多13.466万元, 在整个土建造价中占据比例非常小, 但在基坑的水平位移和沉降量的控制上, 1 000 mm直径的桩的效果远大于800 mm直径的桩, 安全上更能保证。

篇7：工字钢桩围护结构的适用范围有哪些？

1 工程概况

5号线全线为环线, 起止于西站街站, 线路全长约40.23km, 设车站32座, 其中换乘站15座;平均站间距约1.26km。

5号线市政配套工程包含西站街站、西站街站-沙口路站部分区间AK0+341~AK1+200 (与黄河路西延线隧道合建部分) 、花园路站、紫荆山路站、陇海西路站共计4站1区间。

陇海西路站为5号线市政配套工程第四座车站, 车站布置在桐柏路与陇海西路交叉口处, 沿桐柏路南北向呈一字型布置, 为地下二层车站, 车站上方为市政下穿隧道。该站在设计初期, 充分听取了规划部门的意见, 需协调好地铁车站与该处的高架桥、市政下穿隧道在设计、施工期间的关系, 避免重复开挖造成的工程浪费, 为工程实施创造良好的条件。经过多方协调, 最终确认市政下穿隧道设计车站上方, 两者同期设计、分阶段施工。车站有效站台中心处轨面标高为91.32m, 埋深24.63m, 车站顶板以上为市政下穿隧道, 距地面约11.45m, 车站高度为14.94m, 底板底埋深为25.19m。地貌单元为黄河冲洪积平原, 微地貌为风积砂丘。

水文地质:地层由上向下依次为杂填土层、粉土层、细砂层、粉质黏土层及粉土层。地下水位在17.1m~26.0m之间, 稳定水位标高在85.25m~96.11m, 水位年变幅在2.0m左右。

围护桩作为基坑开挖及主体结构回筑期间的支挡结构, 承受全部的土压力及附加活载产生的侧压力, 应根据开挖工况和施工顺序逐阶段计算其内力及变形, 支护体系应满足整体稳定、抗倾覆、抗隆起等要求。经计算并结合工程类比情况, 本站主体围护结构支护参数拟定如下:标准段围护桩采用Φ1200@1400钻孔灌注桩, 桩间设网喷层;支撑体系采用两道砼支撑+四道16厚Φ609钢管撑, 局部加设一道钢管撑。

2 施工难点

该站区地下有各种动力、通讯、照明、燃气、自来水、污水等管线, 地表以下障碍物颇多。在车站围护结构施工过程中个别围护桩受管线影响无法施工, 需在车站土方开挖过程中采取有效措施进行补强施工以确保围护结构的整体稳定性及管线在土方开挖过程中的安全性。

3 方案比选

结合国内地铁车站施工的经验, 同时考虑车站上方高架桥的高度限制, 可采取的围护结构补强措施有钢筋混凝土逆做墙+土钉、锚索+补充桩施工工艺。

3.1 逆做墙施工

1955年哈尔滨地下人防工程中首次应用了逆做法的施工工艺, 随后在20世纪70~80年代对逆做法进行了研究和探索。我国的台湾地区和香港地区也有很多基坑工程尝试采用了支护结构与主体工程相结合的方法[1]。

本地铁车站围护桩补强施工吸取相关工程施工经验, 制定逆做墙+土钉施工措施方案, 具体措施如下 (逆做墙处理侧视图见图1, 逆做墙钢筋绑扎示意图见图2) :

3.1.1 凿桩。

剥除两侧桩体表面杂土, 使用风镐竖向每30cm凿除两侧桩体弧顶以内7~9cm位置及内侧混凝土保护层, 露出桩体竖向主筋。

3.1.2 钢筋绑扎。

用C25螺纹钢制成“U型”钢筋作为挡墙受力主筋, 与桩体竖向主筋采用单面搭接焊焊接, 单面搭接焊焊缝长度不小于10d。

在挡墙主受力筋内侧竖向安装C25构造筋, 构造筋和主受力筋之间采用点焊连接, 连接点位不少于50%。

上下段竖向钢筋采用直螺纹套筒连接, 锚杆与水平受力主筋焊接牢固单面搭接焊焊缝长度不小于10d[2]。

3.1.3 预埋注浆管 (导水管) 。

在本次浇筑土钉墙段预埋5根注浆管和1根导流管, 注浆管采用φ50mm钢管, 分布情况如图3所示, 2根靠上, 1根居中, 2根靠下;根据现场实际, 中部注浆管位置有水从土体向外渗流, 在该管旁边增加1根导流管, 导流管采用φ50mm白胶管;注浆管外露30cm, 迎土测用棉絮封头, 以免浇筑砼时堵塞注浆管。逆做墙注浆管埋设图见图3。

3.1.4 模板施工。

在挡墙钢筋外侧安装模板, 模板位置大致位于两侧桩体弧顶之间, 模板安装后保证挡墙主筋保护层厚度5cm左右;立模时保证模板表面平整, 错缝处采用双面胶粘贴;浇注下层挡墙混凝土时, 下层模板顶部预留下料口。逆做墙模板下料口示意见图4。

3.1.5 混凝土浇筑。

混凝土采用商混C30混凝土, 气泵泵送;考虑预留浇筑洞口较小无法采用常规混凝土振动棒振捣, 但应在浇筑时插捣及振捣外侧模板等方法使混凝土填充密实;浇筑时应连续作业, 以免留下冷缝。

3.1.6 模板拆除。

待混凝土终凝后达到1.2MPa后方可拆除, 然后进行下一层土方开挖, 开挖过程中注意保护已施工完成逆做墙墙体。

3.2 锚索+补充桩施工

坑深度约26.0m, 桩间距为1 400mm, 因施工期间管线改迁滞后, 未避开管线, 围护桩采取跳打的方式施工。现根据现场施工需求及主管部门要求, 在管线未改迁、遗留围护桩未施工的情况下, 进行铺盖系统施工。为保证后期开挖安全需要, 对目前存在问题进行处理, 制定方案如下:

(1) 根据基坑支护计算, 为满足围护桩弯矩和剪力满足工程安全需要, 在原未施工桩位外侧补桩。因管线与已施工围护桩的位置关系, 管线基本居中, 故需在管线两侧增补围护桩。

(2) 根据增补围护桩的方案, 需在桩净间距超出1 000mm的桩间墙处设置锚索支护。

(3) 根据桩间管线与已施工围护桩的位置关系, 采取补桩的方式来弥补缺桩问题。

(4) 新增桩间网喷厚度调整为500mm, 且桩净间距超出1 000mm时, 需对桩间网喷墙采取附加锚索支护 (锚索+补充桩施工见图5) 。

以上两种围护桩桩间补强措施均具有实际可操作性, 各自都有其优缺点。

4 方案选择

4.1.1与其他支护形式相比, 锚杆支护+补充桩具有以下特点: (1) 提供开阔的施工空间, 极大地方便土方开挖和主体结构施工。锚杆施工机械及设备的作业空间不大, 适合各种地形及场地; (2) 对岩土体的扰动小;在地层开挖后, 能立即提供抗力, 且可施加预应力, 控制变形发展; (3) 锚杆的作用部位、方向、间距、密度和施工时间可以根据需要灵活调整; (4) 用锚杆代替钢或钢筋混凝土支撑, 可以节省大量钢材, 减少土方开挖量, 改善施工条件, 尤其对于面积很大、支撑布置困难的基坑; (5) 锚杆的抗拔力可通过试验来确定, 可保证设计有足够的安全感。

4.1.2逆做墙+土钉具有以下优点: (1) 施工过程中对周边管线扰动小, 降低事故的发生概率; (2) 墙体结构与两侧围护桩连接牢固, 围护结构整体性强; (3) 模筑混凝土施工表观质量好, 为下一步施工提供良好的基面; (4) 逆做墙施工所需机具设备与车站主体施工共用, 利于施工作业的开展。

4.2 方案的选择

考虑现场施工安全要求, 土方开挖过程中暴露的桩间土体越少越安全, 对基坑稳定性越有利。锚杆+补充桩可将桩间土方外露量及外露时间降到最低, 确保土方开挖过程中的基坑稳定性。故现场采取该种措施进行施工围护结构补强施工。

5 结语

本地铁车站现场施工采用锚杆+补充桩施工工艺后在基坑土方开挖过程中, 车站周边监测点显示基坑数据正常, 同时锚杆施工完成后可立即进行下一循环作业, 节约间隔时间。该种施工工艺在以后的地铁施工过程中具有实用价值, 能指导复杂管线情况下地铁车站施工。

参考文献

[1]刘国彬, 王卫东.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009.