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工期短!成本低!高安全!细观组合钢板桩(HSW工法)在实际项目中的运用(案例1 )

289 2020-05-18 18:21:41





为了有效规避传统基坑支护工程造价高、能耗高、工期长、质量不易控制、环境污染严重等缺点,组合钢板桩(以下简称“HSW工法”)成为基坑支护新的选择。


HSW工法,采用钢板桩和H型钢形成组合钢板桩基坑支护结构。钢板桩挡土、止水;H型钢各方向抗弯力强,两者组合结构同时具备钢板桩、H型钢的优点:刚度大、安全性强、质量高、工期短、污染小、可重复利用等优点。



下面我们就看一看HSW工法在实际项目中的运用。


项目名称



南京市城南水厂基坑支护工程


01

项目概况:



1)项目位置:扬子江大道与友谊路交叉口西南侧

2)建筑概况:6层综合楼,框架结构。场地下设一层地下车库

3)基坑开挖面积:1200㎡

4)支护周长:150m

5)主体结构±0.000相当于吴淞高程+7.650,根据周边地形,场地整平标高约-0.650m,综合主体结构基础图,基坑挖深5.45~6.15m


02

工程地质条件



基坑开挖影响深度范围内场地土层分布:


杂填土—粉质粘土—淤泥质粉质粘土—粉砂—粉砂夹粉质粘土—中砂


场地地质剖面图

场地地质剖面图


03

基坑支护方案设计要点剖析



首先,该拟建场地基坑开挖的深度为5.45m到6.15m,基坑开挖范围内土质软弱,对支护结构稳定性不利。


其次,厂区西侧与北侧临近重要管线,此管线是本工程重点保护的对象。


维护体平面布置图

维护体平面布置图


最后,因为工期紧张,综上考虑,采用工期短、造价低、高安全、便于施工的支护形式—HSW工法。




1、采用钢板桩与H型钢组合,作为挡土止水体系。


2、坑内采用一道H型钢支撑作为水平支撑体系,管桩作为立柱、立柱桩。


3、基坑内地下水采用降水管井结合集水明排方式处理。






HSW工法方案造价约为200万,工期5为5个月,相较于原方案,钻孔桩+周边止水帷幕,坑内两道钢筋混凝土支撑(造价300万,工期8个月),造价节省了约25%,工期缩短2/3。



04

基坑支护结构设计计算




在保证基坑及周边环境安全稳定的前提下充分考虑节约造价,根据不同地质条件及周边环境选取5个断面,按照每段的最不利荷载计算,避免统一按照整个基坑最不利效应组合计算造成投资浪费。地面超载一般按均布超载20kPa考虑。



土压力计算:充分考虑到各岩土层的透水性或不透水性以及场地的其它岩土工程条件,在土压力计算时,采用“朗肯”土压力公式“分层”计算,基坑面下主动土压力采用“三角形”分布模式,粘性土采用水土合算,粉砂采用水土分算。计算时不考虑桩间土摩擦作用,也不对主、被动土压力进行调整。


支护结构:多支点按整体稳定性要求确定支护桩长度,根据桩身最大弯矩进行桩配筋设计;止水桩长按坑渗、抗管涌和形成封闭止水帷幕要求确定。


分工况进行支撑结构设计:严格按照实际施工工况计算每一工况下支护结构内力和变形,按照最不利情况进行设计,保证支撑结构在各种工况下的安全。


现场施工照片实拍

现场施工照片实拍


05

组合钢板桩的施工




钢板桩施工根据现场施工条件,可采用单独打入法。此法从一角开始逐块插打,每块钢板桩从起打到结束中途不停顿。


现场施工照片实拍

现场施工照片实拍


此方法优点:桩机行走路线段,施工简便,速度快。


缺点:易向一边倾斜,累计误差不易纠正,墙面平直度难以控制


高精度导向架

高精度导向架


在钢板桩施工结束后2d内,采用振动锤下沉工艺打入,型钢插入前需检查其平整度与接头焊接锤质量。


型钢插入必须采用牢固的定位导向架,需保证型钢垂直度。


现场施工照片实拍

现场施工照片实拍


为方便后期回收型钢,需回收型钢在插入前应进行除锈,涂刷减摩材料等步骤。


06

基坑现场监测及监测结果分析



本工程现场监测内容有:围护桩的垂直和水平位移检测、桩身测斜、立柱的水平和竖向变形、支撑轴力、支撑两端点的差异沉降、坑外土体斜侧、放坡坡体位移及沉降监测和坑外地下水位监测等。


监测平面布置图

监测平面布置图


基坑施工完成后,坑边围护桩水平位移如图。



从图中分析可知,围护桩桩顶侧向位移较大,设置支撑后,最大侧移向深层发展。Cx3 测点处围护桩水平位移较大,其他测点围护桩水平位移保持在10mm内。


监测结果表明基坑施工变形控制效果较好,满足工程要求。



周边管线随时间变化如图,从图中可以看出,管线的最大沉降量小于7mm,有效保护周围环境。


07

组合钢板桩的后期回收注意事项



主体结构侧墙施工至地表且防水层施工完毕后,回填压实地下室外墙与支护桩间填土,西侧、北侧采用水泥土回填。回填完毕后,可拔除钢板桩与H型钢,并对拔出后的空隙进行灌浆处理。


型钢拔除前围护墙与主体结构地下至外墙之间的空隙必须回填密实。在拆除支撑和腰架时应将残留在型钢表面的腰梁限位或支撑抗剪构件、电焊疤等清楚干净。型钢拔起宜采用专用液压起拔机。


型钢拔出后留下的主隙应及时注浆填充,并应编制浆液配比、注浆工艺、拔除顺序等内容的专项方案。


08

总结



南京市城南水厂基坑支护项目的成功,表明了HSW工法结构,将钢板桩、H型钢的优点相结合,结构刚度大,挡土止水功能完善,质量易控制,安全度高,并且在可循环利用以及节约成本方面、缩短工期等方面有极好表现。


HSW工法结构,大大缩短了的基础工程的施工周期,更推进了整个工程的进程。于此同时,工程质量与安全方面得到了有效的保证。



东合南是中国组合钢板桩基坑支护技术开创者,

该技术适用于三层以内地下室开挖(15米挖深),

具有高安全工期短(节约工期30%以上)、

造价低(节省造价10%以上)、循环使用等优势。

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