软土地区高墩大跨度软基覆盖层软基承基坑支护方案研究

软土地区高墩大跨度软基覆盖层软基承基坑支护方案研究

1施工方案确定杭昌高速公路项目是浙江省道路骨架技术规划的“三通、兼顾、三通、绕三道”中的“连任”。主要道路采用四个车道和四个车道的高速公路标准设计。项目位于杭嘉湖平原区,属江南地层区,前第四纪地层较复杂,主要分布侏罗系、白垩系和第四系地层。主线高架桥软基覆盖层较厚,设计勘探软基深度达25m左右,这对桥梁下部结构施工带来较大困难。其中主线高架桥218#墩所在处有一个鱼塘,上覆淤泥下为软基。根据设计标高,左右幅墩平均开挖深度5m。在施工时我们先对其进行了宕渣填筑,再进行承台基坑反开挖施工。基坑开挖处原地面以下15m范围内均为淤泥质粉质粘土,重度为16.5kN/m3,粘聚力C为8.0kPa,内摩擦角φ为6.5°。考虑到施工中的不利因素,选用拉森钢板桩维护基坑,并在方案设计过程中以淤泥质粉质粘土代替宕渣做为计算依据。根据工程所在场地特点,特制定初步钢板桩基坑支护施工方案如下:内支撑体系由40a的双拼槽钢组成围檩;选用鞍IV型拉森钢板桩,桩长12m,呈@400L12分布。2计算阿德尔根装饰的设计2.1kn/3g在7m范围内进行加权平均后得出:土的重度γ=16.5kN/m3,C=8.0kPa;ϕ=6.2°。主动土压力系数:Ka=tg2(45-φ/2)=0.805被动土压力系数:Kp=tan2(45+φ/2)=1.2422.2支撑力的计算2.2.1钢板桩回采量计算根据钢板桩允许抵抗弯矩,计算板桩悬臂部分最大允许跨度h为:h=6fwγKa−−−−√3=6×215×2043×10516.5×0.905×103−−−−−−−−−−−√3=270cm=2.70m。h=6fwγΚa3=6×215×2043×10516.5×0.905×1033=270cm=2.70m。其中:w为钢板桩截面模量;f为钢板桩抗弯强度设计值。支撑层间距可用等弯矩布置方法求得:h1=1.11h=2.99m；h2=0.88h=2.38m。h1=1.11h=2.99m；h2=0.88h=2.38m。为确保施工安全,在218墩施工方案中取h=0.5m;h1=2.3m;h2=2.2m(此道支撑为混凝土垫层),可依此设置各基坑立面布置形式,具体参见基坑支护设计图。按等值梁法进行计算:假定横梁承受相邻两跨各半跨上的土压力,则:Pn=1/2×γ×Ka×D×(hn+hn+1)Ρn=1/2×γ×Κa×D×(hn+hn+1)其中:Pn为所求横梁支点承受的土压力;D为横梁支点到板桩顶的距离;hn为横梁支点到上一支点的跨度;hn+1为横梁支点到下一支点的跨度。封底混凝土也作为一道支撑考虑,则:P1=9.96kN/m(距钢板桩顶0.5m);p2=83.68kN/m(距钢板桩顶2.8m);p3=66.41kN/m(距钢板桩顶5m)—此为封底混凝土支护用盾恩近似法进行计算钢板桩入土深度:(Kp−Ka)x2−KaHx−KaHL5=0。(Κp-Κa)x2-ΚaΗx-ΚaΗL5=0。即(1.242-0.805)x2-0.805×2.8×x-0.805×2.8×2.2=0,解方程可得x=6.8。由此可知钢板桩所需长度为5+2/3×6.8=9.53m。初步方案中12m钢板桩符合基坑开挖要求,可以使用。2.2.22%围檩主要承受弯矩和轴向压力作用,故只需验算正应力强度,围檩的惯性半径:ix=15.3cm,λ=uL/ix=1×8/0.117=68.38;查表可得:ϕ=0.76;容许应力δ=ϕ[δ]=0.76×215=163.4MPa。围檩最大正应力为:δmax=N/A+Mmax/wγx=83.68×8/2×103/(87.804×10-4)+0.1×83.68×103×22/(1.05×879×2×10-6)=38.1MPa+18.1MPa=56.2MPa<163.4MPa。综上所述,此基坑支护方案满足施工受力要求。3拉森钢板桩基础施工钢板桩施工的工艺流程为:施工前准备→定位放线→拉森钢板桩吊运就位→插打拉森钢板桩→混凝土养护→基坑开挖→钢支撑安装→基础施工→拔除拉森钢板桩→拉森钢板桩土孔处理。3.1安装梁的前准备拉森钢板桩施工关系到施工止水和安全,是施工最关键的工序之一,在施工中要注意以下施工要求:(1)拉森钢板桩采用履带式挖土机施打,施打前一定要熟悉地下管线、构筑物的情况,认真放出准确的支护桩中线。(2)打桩前,对钢板桩逐根进行检查,剔除连接锁扣处的锈蚀、变形严重的钢板桩。(3)打桩前,可在钢板桩的锁口内涂抹油脂,以方便钢板桩的打入、拔出。(4)在钢板桩插打过程中,随着测量监控每块桩的斜度不超过2%,当偏斜过大不能用拉齐方法调正时,必须拔起重打。(5)密扣且保证开挖后入土不小于2m,保证钢板桩顺利合龙。3.2拔桩带土过多对地下树立的影响拔除钢板桩前,应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间及土孔处理。否则,由于拔桩的振动影响,以及拔桩带土过多会引起地面沉降和移位,会给己施工的地下结构带来危害,并影响临近原有建筑物或底下管线的安全,目前主要采用灌水、灌砂措施。(1)钢板桩周围土的破坏本工程采用振动锤拔桩:利用振动锤产生的强迫振动,扰动土质,破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力,依靠附加起吊力的作用将其拔除。(2)板桩的跳拔、振拔①拔桩起点和顺序:对封闭式钢板撞墙,拔桩起点应离开角桩5根以上。可根据沉桩时的情况确定拔桩起点,必要时也可用跳拔的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。②振打与振拔:拔桩时,可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附,然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100～300mm,再与振动锤交替振打、振拔。③起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷,起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限。④供振动锤使用的电源为振动锤本身额定功率的1.2～2.0倍。(3)常见的钢渣施工问题和处理方法打桩进路不贯入阻力小产生这种问题的原因是被打桩与邻桩锁口间阻力较大,而打桩行进方向的贯入阻力小;处理方法有:施工过程中用仪器随时检查、控制、纠正;发生倾斜时用钢丝绳拉住桩身,边拉边打,逐步纠正;对先打的板桩适度预留偏差。钢板桩的打桩安装产生该问题的原因:锁口是铰式连接;处理方法有:在打桩行进方向用卡板锁住板桩的前锁口;在钢板桩之间的两边空隙内,设滑轮支架,制止板桩下沉中的转动;在2块板桩锁口搭扣处的两边,用垫铁和木榫填实。4基础设施建设监控在施工中我们建立了基坑支护施工变形与沉降观测网,定期进行水平位移和沉降观测。4.1线路的基本变形配置4.2基地保护联盟的变形成果4.3监测数据分析根据所得监测数据,水平位移最大值出现在基坑4条边的中点处。角点位移值较小,施工中应着重控制中点处的位移。5拉森钢板桩开挖和施工通过此基坑的施工,对拉森钢板桩围护有了更进一步的认识,同时也总结了一些拉森钢板桩施工的经验与教训,汇总如下:(1)拉森钢板桩的选择:应结合现场实际情况,如地质情况,受力特点等,由于拉森钢板桩无法插打入岩层中,因此为特别留意该基坑处的地质情况,防止理论计算钢板桩长度伸入岩层等与现场施工相矛盾。(2)软土地基上开挖基坑时,第一道围檩离钢板桩顶距离不宜大于1.5m。一般取0.7～1.2m之