摘要：随着国家城镇化推进速度加快，基坑工程伴随着高层建筑发展大量出现，场地条件、基坑工况，周边环境千差万别，如何选择安全、适用、经济的基坑围护结构是工程技术人员的重要课题。本文以昆山正仪林场定销房项目S1地块基坑工程为实例，阐述了土钉和钢板桩+角撑围护结构相结合的优选设计施工，总结了拉森钢板桩在复杂环境下作为围护结构的可行性经验。
关键词：基坑工程 方案比选 围护设计 钢板桩
1引言
基坑支护是为满足地下结构的施工要求及保护基坑周边环境的安全，对基坑侧壁采取的支挡、加固与保护措施，基坑支护方案的选择直接关系到基坑及周边环境安全、施工进度、工程建设成本，这样使得基坑支护成为了一个经济性与技术性想结合的难题。
本文结合昆山正仪林场定销项目S1地块基坑，通过对北侧临近仪亭人家小区的基坑围护方案优化比选，采用土钉和钢板桩+角撑围护结构，确保了安全，降低了围护工程造价，缩短了工期，总结了拉森钢板桩在较复杂环境下作为围护结构的可行性经验
2工程概况
项目概况：昆山正仪林场定销项目S1地块由7栋26~27层住宅、1栋4层配套商业及一层地下室等配套用房组成。
基坑规模：S1地块地下车库基坑开挖面积约为19656m2，基坑周长约为1060m；。
周边环境：东侧为规划道路，基坑边线离红线最近距离12.1m；南侧为规划道路，基坑边线离红线最近距离16.5m；西侧现为人工河流，基坑边线离用地红线最近距离25.8m；北侧为小区围墙，距离地库外边距离为9.4m(西)～6.4m（东），沿基坑边拟设4m宽的施工便道。
4围护方案分析与选择
由于S1地块基坑东、西、南侧环境简单且开挖深度较浅，不做介绍，北侧临近小区围墙，且拟建一条4m宽主施工便道，环境工况较复杂，本文主要对北侧的基坑围护结构进行分析优化。
4.1原基坑围护方案
原来基坑北侧采用斜坡土钉+灌注桩排桩支护。
4.2围护方案分析
基坑围护结构的设计，不仅关系到基坑开挖及周边保护建（构）筑物的安全，而且直接影响着土方开挖以及地下室结构施工等成本。基坑支护结构是个系统工程，不仅要保证受力合理，而且要施工方便、工期节省。根据类似工程经验，结合本工程4.7m的开挖深度、地库与小区围墙距离为9.4～6.4m、且要求通行混凝土罐车，可以选择型钢水泥土搅拌墙、土钉墙、水泥土重力式围护墙、钢板桩围护结构。
型钢水泥土搅拌墙具有工艺简单、成桩快、较经济等特点，可适用于场地狭小的基坑工程。对于本工程量小，机械利用率低，不经济。
土钉墙是一种边坡稳定式的支护，起主动嵌固作用，施工简便且工期短，但土钉墙需要一定放坡且坡顶承载力有限，对于本工程东北角放坡受限且需通行重车，不可行。
灌注桩排桩支护是间隔布置钢筋混凝土灌注桩的一种支护形式，具有刚度大、可靠等特点，但需浇注冠梁联接，施工周期长、造价高且不止水，故本工程对其优化。
钢板桩围护具有施工速度快、质量易控制、造价较低等特点。本工程局部放坡空间不足区域可采用钢板排桩围护结构。
基于以上分析，拟将东北侧的灌注桩排桩支护优化成钢板桩围护结构。
4.3优化围护方案设计
北侧围护结构采用斜坡土钉，边坡高度为4.70m，边坡宽度为2.0m，坡面上喷射100mm厚C20细石混凝土，内挂Φ6@250钢筋网片，为保证边坡稳定性，在边坡上设置三道水平向土钉，土钉竖向间距1.50m，水平向间距1.00m，土钉长度分别为6.0m、6.0m和6.0m；东北角采用钢板桩围护形式，采用拉森Ⅳ号钢板桩，有效桩长9.0m；角撑采用型钢H400*400*13*21，用梯形牛腿承托钢围檩。
5受力验算
该基坑设计总深4.7m，按三级基坑，选用《建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)》进行设计计算，围护设计采用同济启明星基坑设计计算软件FRWS7.2进行验算。
5.1计算参数
地下水位埋深：0.50m，地面超载：30.0kPa，挡墙类型：钢板桩；嵌入深度：4.100m；露出长度：0.200m；型钢型号：Q420bz-400×170；桩间距：400mm；第1道支撑为平面内支撑，该道平面内支撑型钢型号：400*400*13*21，基坑围护计算参数见表2。基坑支护方案如图6
表2: 基坑围护计算参数
5.2 内力计算
每根桩抗弯刚度EI=64848kN.m2。以下内力和土体抗力的计算结果是每根桩的。
滑弧：圆心(2.13m,-0.40m)，半径：11.84m， 起点(-9.71m,0.00m)， 终点(12.81m,4.70m)， 拱高比0.785；
下滑力：644.28kN/m；
土体(若有则包括搅拌桩和坑底加固土)抗滑力：1020.63kN/m；
安全系数：1.58，要求安全系数：1.25。
5.4 坑底抗隆起计算
下滑力：428.4kN/m；
抗滑力：1076.1kN/m；
安全系数：2.51，要求安全系数：1.7 。
5.6 墙底抗隆起计算
经对钢板桩围护结构的内力、整体稳定性、墙底抗隆起、坑底抗隆起验算，均能满足规范要求，围护结构设计理论可行。
6监测要求
基坑围护桩施工、基坑开挖及地下室施工期间，应做好监测工作。监测内容包括：坡顶及围护墙水平位移、沉降，北侧围墙和建筑物水平位移、沉降。监测频率：在基坑开挖及使用阶段，每天监测和观察1～2次，在完成基坑开挖且变形趋于稳定的情况下，可以适当减少监测次数，直到基坑回填，围护结构退出使用为止。监测报警值：坡顶和围护墙变形连续3天保持高速率（>5mm/d）或累计变形4cm；周边道路和围墙沉降连续3天大于3mm/日或累计大于30mm。若测试值达到上述界限须及时报警，以引起各有关方面重视，施工单位应会同设计单位一起进行分析，并考虑采取相应的控制位移及沉降的措施。
7结束语
该工程东北角采用钢板桩+角撑围护，小区围墙未出现开裂、倾斜和下沉，施工便道能够正常通行，无开裂现象，解决了周边环境比较复杂、放坡空间不足，场地条件受限问题，且施工效率高、工期短，造价低，施工灵活等特点。对于开挖深度在4～6m、场地受限、周边环境较复杂的基坑，比起其他的基坑围护形式有明显的优势，值得借鉴和推广。
参考文献：
[1]江苏省第二地质工程勘察院 昆山正仪林场定销商品房项岩土工程勘察报告 2012
[2]中华人民共和国住房和城乡建设部. JGJ 120-2012 建筑基坑支护技术规程[S]. 中国建筑工业出版社，2012 北京
[3]冯英会.土钉墙和桩锚支护在深基坑边坡上的运用[J]. 铁道建筑科技，（2018）增-0228-04.
中华人民共和国建设部. GB 50017-2017 钢结构设计标准[S]. 北京，2017.
论文作者:谭拥民
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/28
标签：基坑论文; 钢板论文; 结构论文; 工程论文; 围墙论文; 型钢论文; 昆山论文; 《防护工程》2019年第4期论文;