新园宾馆基坑钢板桩双层钢支撑支护

2.9.1 工程概况

（1）新园宾馆位于宁波市解放南路与新街交口处，占地面积2200m²，地下室2层，地上15层，总高度50m，框架结构，工程桩 450mm×450mm钢筋混凝土预制方桩，桩长 45m（三节），送桩 7m。单桩设计承载力1700kN。在工程桩沉桩期间，附近建筑物因土体挤压受到不同程度的影响。为了保护东面正在施工的住宅，工地打设了一排砂井。

（2）地下室底板底标高一7.200m，地梁标高一7.800m，承台标高一9.430m，承台面积占基坑面积 1/3～1/2，地面标高一0.100m，控土深度7.1～9.3m，而大多数挖土深度应为9.3m。如图2.9-1。

（3）周围情况;西面离解放南路6～12m，（支护与解放南路的距离，下同）;北面离煤气公司办公楼6~7m（五层，打有7m 长的桩）;东南面是正在建造的7层住宅楼，沉管灌注桩，距离12～14m;南面是正在建造的华中大酒店，有一层地下室，距离7～10m。如图2.9-2。

2.9.2 围护方案设计

（1）方案选择

由于周围情况的限制，采用拉森钢板桩为支护桩，钢管内支撑，H型钢作围檩。

（2）方案设计

1）挖深考虑;挖土深度 7.1~9.3m，靠近围护桩的承台，其长度约占围护长度一半，也就是说，对钢板桩来说，挖深一半在9.3m。考虑有利因素，计算深度采用 8.6m。

2）内支撑的确定;采用二道钢支撑，钢板桩长度和刚度可以满足要求。

3）挖土层次的确定∶第一步，卸土 2m;第二步打设拉森钢板桩;第三步，边设第一道支撑，边挖土至一7.5m（包括垫层厚度）;第四步，安装第二道支撑;第五步承台及地梁挖土至基底标高上 400mm;第六步，人工修土。

4）计算方法

（A）设计步骤

根据挖土情况，设计分二步进行，如图2.9-3。

第一步 按图 2.9-3（a），计算第一道支撑反力和围护桩最大弯矩及桩长;

第二步 按图2.9-3（b），计算第一、二道支撑反力和围护桩最大弯矩及桩长。

（B）设计计算

工程地质勘察报告提供的资料如表2.9-1。

为了使设计尽量客观地反映土质情况，对地质资料进行了详尽分析。首先搜集了周围建筑的地质资料进行比较，又察看华中大酒店地下室（正在开挖，距新园宾馆仅10多米）的土质，认为②层土采用 g-8.4°偏于安全。

土压力计算采用水土合一，因围护桩范围内仅有地表水，且各土层渗透系数均很小，孔隙水难以形成独立水压力作用于钢板桩。土压力按分层计算。

计算结果如表2.9-2。

支撑采用钢管，按 208kN/m 设计。桩长采用15m。桩型采用Ⅳ拉森钢板桩。

围模采用350mm×350mm×19mm 日产H型钢。支撑布置如图2.9-4。

2.9.3 方案实施

挖土从中间向两边开挖，围护桩两侧的土压力逐渐增加。为了避免挖土和支撑相互干扰，采取一边挖土，一边安装，如图 2.9-5。先安装左边角撑，从左挖土到a线安装好Ⅰ对撑（上道）;挖土到b线。再安装好I对撑（上道），依次类推。下道支撑安装适当滞后，这样挖，运土机可以不跨越支撑。在市区挖运土只能在夜间进行，支撑安装则安排在白天进行，这样挖土和支撑安装流水作业，保证了围护安全，大幅度地缩短了工期。

支撑平面布置尽量避开柱、电梯井。下道支撑标高在地下室侧板的第一道施工缝上，上道支撑设在地下室上一层第二道施工缝上。这样底板混凝土浇捣完毕，即可拆除下道支撑，此时围护系统满足图2.9-3（a）状态，支撑拆除过程不影响结构施工。地下室底层顶板混凝土浇捣完成，即可填土方，拆除上道支撑，也不影响结构施工。

钢板桩拔除会把土带出，引起土体塌陷，为了把这种情况减小到最低限度，采取了以下儿条措施∶

①打设钢板桩前。给钢板桩涂上牛油。

②回填土在靠近钢板桩一侧灌砂，浇水震实回填，使回填部分尽量密实。

③拔桩时，能不震动就不震动。2.9.4 施工结果

支护系统与挖土有机的配合，有效地缩短了工期，提高了效益，方便了施工，使工程取得了成功。

工期，从打围护桩到地下室底板浇捣完成不到三个月。经济∶总价175万元，平面延长米共210m，折合0.84万元/m。同期同类型约1.3万元/m。

安全∶围护系统施工对周围没有造成大的不良影响。2.9.5 围护施工过程出现一些情况及分析

围护在施工过程中出现现象有∶

（1）路面开裂（解放南路）;

（2）支撑与围檩之间焊缝压裂;

（3）支撑压弯;

（4）钢板桩弯曲;

（5）路面塌陷（煤气公司前）。

（1）路面开裂。解放南路上裂缝离桩约12m，缝宽3～5cm，如图2.9-6。

这道裂缝出现在挖土到一7.200m 时。下道支撑安装后继续挖土，缝宽没有增大。

（2）支撑与围檀之间焊缝压裂。当挖土到一7.200m还未安装第二道支撑时，经常能听到很响的爆裂声，经检查是焊缝压裂，及时进行了补焊。

（3）支撑变形。上道支撑在挖土到一7.200m时均有微小弯曲，但都没有继续增大，说明随着支撑、钢板桩的变形，土压力在减小。在某一状态下，土压力与变形后的支撑、钢板桩形成新的平衡。上道支撑变形相当明显，下道变形不明显，这是由于挖土与支撑安装时间上的差异，使得土压力大部分由上道支撑承担，下道支撑没有达到设计承载力。

（4）钢板桩变形和路面塌陷。钢板桩大多数出现"凸肚"现象，主要原因是钢板桩刚度较小;但程度还是较轻，属弹性范围内，比较严重的是图2.9-4左端。靠近煤气公司一侧，原因主要有∶

1）在 2.9-4图中，挖土从②轴向②轴，挖到最左端时，挖土机停在左下角位置，钢板桩局部超载很大。

2）气候恰好是雨季，挖承台、地梁时土方不断坍塌。②轴一侧钢板桩脚下土都被挖到一9.430m，而且成了泥浆。

3）人工挖土白天进行，土运不出去，堆在③轴下方（图2.9-4）钢板桩外侧，②轴到V支撑范围，高达 2m 多。

在这种情况下，钢板桩出现了明显"凸肚"现象，板桩在一9.430m 处位移在 300mm 以上。

V支撑由于地面超载程度不一样，两根分支撑受力不平衡，出现了较大的弯曲，钢板桩被压扁。靠②轴外侧路面下陷近 800mm;，钢板桩下端出现严重弯曲。拔桩时可以看出已塑性变形，有个别几根已断裂。基坑底也有轻微隆起现象，如图 2.9-7。

2.9.6 建议与体会

（1）设计施工一体化。围护体系为临时结构，设计施工一体化，有利干发现问题，能及时地采取应急措施。

（2）围护方案与挖土方案要有机结合。合理的挖土方案能弥补围护系统的缺陷和考虑不周的地方，保证围护充分发挥作用;而好的围护方案又方便挖土，提高工效，降低成本。

（3）支撑设计应有较大的安全系数。支撑安全关系到围护整体安全。土压力数值由于土质情况变化多，计算与实际出入较大;施工过程中挖土的不均匀也会给支撑带来比设计大的荷载。（4）围护系统设计必须为主体结构施工创造条件。1）围护系统尽量少影响主体结构施工;

2）围护系统拆卸时，充分利用主体结构作围护支承，使拆卸不形响工期。