马钢新区拉森钢板桩支护工程实践

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1、马钢新区拉森钢板桩支护工程实践一、工程概况马钢500万吨高附加值板卷产品生产线位于马鞍山市慈湖工业园内,主要包括新建1条2250热连轧线、1条2130酸洗冷连轧线、3条热镀锌线、2条彩涂线以及相配套的炼铁、炼钢及全部公辅设施。本文介绍2130酸洗冷连轧线地下排水管廊拉森桩围护工程，地下管廊单侧长度251.8m，采用双面拉森桩围护总延长米503.6m，地下管廊宽度包括结构施工工作面，217轴至226轴6.8m，226轴至229轴，2A轴至2C轴8.45m，基坑平均开挖深度包括垫层内±0.00以下-7.4m，局部廊段最大开

2、挖深度-8.6m，拟采用长度12m的拉森IV钢板桩实施双面围护，以确保基坑安全开挖，管廊结构顺利施工。二、地质概况根据区域地质报告，自上而下土层分布为：①表层为回填矿渣，并不均分布积存一定量块石，积存一定量的天然降水，该层土层厚度约3～3.5m。②次层沉桩段为含少量粉煤灰的软塑状粉质粘土，土层厚度为5～7m。③桩端持力层段为粉质粘土。筑龙网WWW.ZHULONG.COM1见下图▽±0.00回填矿渣▽-3.5软塑状粉质粘土▽-10.5三、钢板桩方案1、钢板桩的选用根据工程所在地场地特点，结合钢板桩的特性、施工方法等方面进

3、行考虑，选用拉森Ⅳ号钢板桩，拉森Ⅳ号钢板桩宽度适中，抗弯性能好，依地质资料及作业条件决定选用钢板桩长度12m长，要求钢板桩入土深度达桩长0.5倍以上。2、打桩设备拟采用Z550型液压振动沉桩机，作为沉设拉森桩主要动力，为确保基坑开挖安全，并采用250*250的H型钢实施围囹加固，必要时可沉设锚桩，对围护实施拉锚加固。投入钢板桩打拔桩机4台用于施筑龙网WWW.ZHULONG.COM工。打拔桩机为挖掘机（日立550）加液压高频振动锤改装而成，为台湾仿荷兰产振动锤，激振力220kN。21A5m5m5m2C轴4#拉森桩6.8m

4、(8.45)m1A503.6m217轴A-A剖面2C轴±0.0025#H型钢围令25#H型钢直撑2.5mII12m排水沟▽-7.4m（8.6m）筑龙网WWW.ZHULONG.COM四、钢板桩设计方案1、计算拉森桩入土深度根据钢板桩入土的深度，按单锚浅埋板桩计算，假定上端为简支，下3端为自由支承。这种板桩相当于单跨简支梁，作用在桩后为主动土压力，作用在桩前为被动土压力，压力坑底以下的土重度不考虑浮力影响，计算简图如下。112主动土压力Eeaa=+()Ht=+γ()HtKa22112Ee==ttγK被动土压力ppp22式中

5、：e——主动土压力最大压强，eH=+γ(t)K；aaae——被动土压力最大压强，et=γK；pap筑龙网WWW.ZHULONG.COM020⎛⎞ϕ20⎛⎞20K——主动土压力系数Kt=−g⎜⎟45=−tg⎜⎟45=0.49；aa⎝⎠22⎝⎠020⎛⎞ϕ20⎛⎞20K——被动土压力条数Kt=+g⎜⎟45=+tg⎜⎟45=2.04；pp⎝⎠22⎝⎠0ϕ——土的内摩擦角ϕ=20；3γ——土的重度γ=17.5kNm/；H——基坑开挖深度Hm=64为了使钢板桩保持稳定，在A点的力矩等于零，即∑M=0，亦即A22⎛⎞EHaa−=+

6、EHppEa()Ht−+=EHp⎜⎟t033⎝⎠将以上数据代入上式中，可得下式32ttt++−=18334590整理后即可求得所需的最小入土深度tm=3.89所以钢板桩总长度为：L=+63.89=9.89m故选择12m拉森桩作为围护桩是合理的。2、钢板桩稳定性验算板桩入土深度除保证本身的稳定性外，还应保证基坑底部在施工期间不会出现隆起和管涌现象。在软土中开挖较深的基坑，当桩背后的土柱重量超过基坑底面以下地基土的承载力时，地基的平衡状态受到破坏，常会发生坑壁土流动，坑顶下陷，坑底隆起的现象（如下图），为避免这种现象发生，

7、施工前，需对地基进行稳定性验算。筑龙网WWW.ZHULONG.COMqA……...……hGCOXBӨX(a)(b)5如图b，假定在坑壁土重力G作用下，其下部的软土地基沿圆柱面BC产生滑动和破坏，失去稳定的地基土绕圆柱面中心轴转动，则：2xx转动力距MGqOV==+()rh22πM=xxτdθ稳定力距r∫02土层为均质土时，则M=πτxr式中τ——地基土不排水剪切的抗剪强度，在饱和性软粘土中，τ=0。地基稳定力矩与转动力矩之比称抗隆起安全系数，以K表示，若K满足下式，则地基土稳定，不会发生隆起。MrK=≥1.2MOV当土

8、层为均质土时,则2πcK=≥1.2qh+γ式中c——内聚力地质报告提供ck=23.5P；a2q——坑侧上部荷载回填土取qk=5.0N/m；2π×23.5147.6K===1.341.2≥517.56+×110K>1.2故地坑不会产生隆起。式中M未考虑土体与板桩间的摩擦力以及垂直面AB上土体的r筑龙网WWW.ZHULONG.COM抗