浅析PC工法桩在软土地层中的设计与应用.pdf
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1、PC工法桩作为一种新型基坑围护工法,将钢管与拉森钢板相结合,共同作为基坑围护结构。本文通过浙江杭州萧山某项目基坑围护工程实例,阐述了PC工法桩在软土基坑工程中的设计思路、施工要点,分析监测数据并应用于实际工程中。研究与应用结果表明,PC工法桩的应用,能有效控制基坑变形,并阻止地下水渗入基坑内部,施工效率高且经济环保。在相似基坑工程环境中,应用与推广价值较高。关键词基坑工程PC工法桩围护结构软土地基1号引言江浙一带沿海地区场地多为软土地层,且含水量高、灵敏度高、易扰动,因此这些地区的基坑工程造价往往较高1-3。PC工法桩作为一种新型基坑围护技术,将钢管与拉森钢板相结合,具有良好的抗弯刚度和一定的
2、止水作用,适用于软土地层的基坑应用环境,且能降低工程造价。近年来,PC工法桩技术逐渐在软土地层基坑围护中被广泛应用。本文从PC工法桩的应用出发,探究了软土地层中PC工法桩的应用对基坑变形与止水效果的影响,为软土地区类似工程提供经验参考。2工程概况该项目基坑围护工程位于杭州市萧山区湘滨路和张家里路交叉口西北地块内,东侧为张家里路,南侧为湘滨路,西侧为新开河流,北侧为空地。基坑开挖面积2 6 5 43m,开挖深度7.0 0 11.6 5 m。基础形式选用钻孔灌注桩基础。基坑安全等级为一级,重要性系数1.1。基坑围护结构平面图如图1所示。项目场地地貌属于冲海积平原区,地貌形态单一,地势较平坦,局部略
3、有起伏。地质构造活动微弱,地震震级小、频率低。场地无明显断层及后期新构造活动迹象,也没有对工程影响较大的不良地质作用,区域稳定性较好。根据岩土工程勘察规范(GB50021-2001)(2 0 0 9)(4的要求,对各土层的物理力学日回格构式斜撑图1基坑围护结构平面图性质指标进行分层统计,并结合本地区的工程经验,得到土层物理力学性质指标,见表1。3围护结构方案比选基坑常用围护形式有:PC钢管桩+水平支撑、PC钢管桩+格构式斜撑、排桩(钻孔灌注桩)+水平支撑、排桩+锚索支护、SMW工法桩+水平支撑等。根据本工程地下室基坑的特点,遵循“安全、经济、方便施工”的原则,对各种围护方案进行技术可行性、经济
4、合理性分析。3.1竖向围护体系选型分析(1)PC工法桩PC工法桩是一种绿色施工的可回收式钢质连续墙,工艺简单,成桩速度快,可拔出15表1土层物理力学性质指标快剪固快重度水平渗透系数垂直渗透系数层号土层名称内摩擦角黏聚力内摩擦角黏聚力/(kN/m)kh/(cm/s)kv/(cm/s)/()c/kPa/()c/kPa杂填土一一一粉质黏土18.95.00E-64.27E-6(9.6)(16.0)11.617.9黏质粉土19.28.26E-57.88E-521.58.421.68.82淤泥质黏土17.44.40E-73.80E-7(1.6)(5.6)6.29.9粉质黏土18.81.12E-6(1.00
5、E-6)(8.0)(14.4)9.516.4粉质黏土19.76.90E-65.79E-610.636.812.938.2重复利用,具有高强、轻型、材质稳定、质量可靠、耐久性好、耐候性好、止水以及使用全过程无污染、施工便利、检查验收环节简便、重复使用经济性好的优点。(2)SMW工法SMW工法工艺简单,成桩速度快,工期短。受力结构和隔水惟幕兼顾,占用空间小,绝大多数情况下,型钢可拔出重复利用,降低工程造价。但型钢水泥土搅拌墙的刚度相对较小、变形较大。(3)钻孔灌注桩钻孔灌注桩排桩支护工艺成熟,质量易控制,造价较经济,可有效控制围护结构的内力和变形,减小基坑开挖对周边环境的影响。根据类似地区工程经验
6、,采用排桩结合支撑有一定的可行性。3.2水平围护体系选型分析(1)钅钢筋混凝土水平支撑钢筋混凝土水平支撑承载力高、安全性好,能承受弯、剪、扭、压等复杂受力情况,可根据基坑的形状灵活布置,在浙江地区的应用非常广泛,积累的经验也比较多。因其具备变形小的特点,加上采用配筋和加大支撑截面的方法,可以提高钢筋混凝土支撑的强度,作为支撑的混凝土能充分发挥其刚度大和变形小的受力特性,同时能确保地下室和基础施工以及周边邻近建筑物、道路和地下管线等公共设施的安全。(2)锚索锚索施工不占用坑内空间,有利于土方开挖,施工便利。锚索造价低、施工速度快,且可根据基坑变形情况随时施加预应力以控制变形,可有效控制基坑开挖对
7、周边环境的影响,但锚索在淤泥土中安全性较低,在本项目中不可行。(3)格构式斜撑格构式斜撑施工快、造价低。钢格构式斜撑适用于周边环境复杂、地质条件较差、周边临近建筑物不宜使用预应力锚索形式以及变形敏感区域的基坑支护,且可加大机械化施工程度,降低开挖成本。3.3基坑围护方案综合分析场地地理位置、土质条件、基坑开挖深度及其对周围环境的影响,本工程基坑开挖面积较大、深度较深,基坑开挖范围内主要为淤泥质土,且淤泥质土标高起伏较大。基于PC工法桩在施工效率、经济性、止水性等方面的优点,拟采用PC钢管桩+1道格构式斜撑支护的形式,如图2 所示,角部区域采用PC钢管桩+1道混凝土支撑支护的支护形式。4PC工法
8、桩支护设计PC工法桩支护设计选取东侧基坑围护作为典型断面进行计算和校核。4.1计算简图基坑设计深度7.4m,基坑安全等级为一级,地面标高7 m。基坑围护典型断面计16C20喷射混凝土面层,厚8 0钢筋网片,0 6 2 0 0 2 0 06.00泄水孔YDL2格构式斜撑5 0 0 x500间距8 0 0 0000一层地下室止水片150001.40底板承创0.85拉森IV钢板,0.40000小止口施工素混凝土传力带4(强度钢底板)钢板桩长9 0 0 0,素土回填嵌入压顶梁10 03150PC工法组合钢管桩水泥搅拌桩?6 5 0 45 00800 x16水泥掺量18%12:000钢管桩长140 0
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