鋼板圍護(hù)樁在清水池等小型基坑

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為解決余姚城區(qū)的用水供需矛盾，提高城區(qū)的自來(lái)水水質(zhì)，及時(shí)做好梁輝水庫(kù)引水工程的配套工作，根據(jù)余計(jì)基[2000]302號(hào)《關(guān)于同意市自來(lái)水有限公司擴(kuò)建七里浦水廠等項(xiàng)目的批復(fù)》的文件要求，擴(kuò)建規(guī)模從4萬(wàn)噸/日增加到8萬(wàn)噸/日，決定新增濾池、穩(wěn)壓井、清水池、反沖洗用房各一座，由于新建清水池開(kāi)挖較深，建設(shè)單位專(zhuān)門(mén)委托省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院對(duì)清水池開(kāi)挖設(shè)計(jì)了圍護(hù)方案。 
    一、工程概況 
    七里浦水廠擴(kuò)建工程清水池總平面尺寸38.1m×38.1m，結(jié)構(gòu)形式為無(wú)梁樓蓋鋼筋砼，基礎(chǔ)為Φ426沉管灌注樁。該構(gòu)筑物東臨擬建快濾池和反沖洗用房，西臨已建送水泵房、變配電間（磚混結(jié)構(gòu)、水泥攪拌樁、條形基礎(chǔ)、基礎(chǔ)頂標(biāo)高黃海1.30米），南臨原清水池，北面為水廠圍墻，圍墻外沒(méi)有受基坑開(kāi)挖影響的建筑。施工圖中廠區(qū)室外地坪設(shè)計(jì)標(biāo)高為黃海3.30米，廠區(qū)內(nèi)道路設(shè)計(jì)高程為黃海3.20米。對(duì)原擬建場(chǎng)地進(jìn)行平整后平均自然高程約為黃海3.13米，清水池底板砼底標(biāo)高-0.80 米,再加上底板下c10素砼墊層及片石墊層，因此取基坑挖土深度為4.20米，因該構(gòu)筑物西面、北面均有地埋電纜和排水管等地下管線，施工環(huán)境較復(fù)雜。 
    二、場(chǎng)地工程地質(zhì)條件 
    場(chǎng)地地下水埋深為0.3~1.2米，屬淺層潛水，根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，該場(chǎng)地地下水對(duì)建筑材料混凝土無(wú)侵蝕性。 
    根據(jù)余姚市建筑設(shè)計(jì)院有限公司的工程地質(zhì)勘報(bào)告，基坑開(kāi)挖影響深度范圍內(nèi)土層情況自上而下依次詳述如下： 
    ①層 素填土：主要由建筑垃圾、粉質(zhì)粘土等組成。 
    ②層 粉質(zhì)粘土：灰黃色，軟至可塑。 
    ③層 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色，流塑，高壓縮性。 
    ④ 1層 粉質(zhì)粘土：灰黃色，軟至可塑，主要由粉質(zhì)粘土夾薄層粉土組成。 
    各土層的物理性質(zhì)指標(biāo)具體如下表所示： 
    表1 場(chǎng)地內(nèi)各層土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo) 
    層號(hào) 土層名稱(chēng) 厚度（m） 含水量（%）天然孔隙比e0 重度γ(KN/m3) 固結(jié)快剪 
    C(KPa) Φ（度） 
    ① 素 填 土 0.50 
    ② 粉質(zhì)粘土 2.90 30.9 0.955 18.3 11.8 13.9 
    ③ 淤 泥 質(zhì)粉質(zhì)粘土 1.20 42.3 1.160 18.0 8.1 10.4 
    ④-1 粉質(zhì)粘土 6.90 31.4 0.907 18.8 12.6 14.3 
    三、設(shè)計(jì)介紹 
    根據(jù)場(chǎng)地周?chē)ㄖ锖偷叵鹿芫€的情況，結(jié)合基坑施工安排，將支護(hù)工程分成二段，分別采取不同的做法。 
    1、 本工程場(chǎng)地東面為擬建快濾池和反沖洗用房，間距約為10米左右；南面為已建清水池，間距約為7米，結(jié)合開(kāi)挖范圍內(nèi)的土質(zhì)情況，采用1:1.5放坡開(kāi)挖。 
    2、 西面和北面采用[25a槽鋼支護(hù)，鋼板樁外側(cè)上部1.8米范圍內(nèi)局部卸載、放坡。鋼板樁入土深度為3.8米，每根樁承擔(dān)的彎矩為6.48KN·M。 
    3、 因場(chǎng)地主要土層為弱透水層，基坑開(kāi)挖不設(shè)降水井，開(kāi)挖時(shí)采用明溝排水。 
    四、分析與評(píng)價(jià) 
    1、 基坑?xùn)|側(cè)靠近擬建普通快濾池和反沖洗用房，兩構(gòu)筑物底標(biāo)高和基坑底標(biāo)高相差不大，地面荷載較小，設(shè)計(jì)采用放坡開(kāi)挖，既滿足安全要求，又比較經(jīng)濟(jì)。 
    2、 基坑南側(cè)靠近已建清水池，兩清水池底標(biāo)高，考慮到兩清水池間距較小（僅為7米），且該處有工藝管道安裝，施工中采用大開(kāi)挖，均挖除該處土方，既滿足安全要求，又方便施工組織。 
    3、 基坑西側(cè)、北側(cè)進(jìn)行打鋼板樁圍護(hù)，滿足安全要求。 
    本設(shè)計(jì)根據(jù)基坑周邊環(huán)境的不同，分別采用不同的做法，基本做到了基坑“在確保安全的基礎(chǔ)上盡量經(jīng)濟(jì)”的設(shè)計(jì)原則，滿足了建設(shè)單位要求。
    設(shè)計(jì)的安全性評(píng)價(jià)： 
    為確保圍護(hù)體系的穩(wěn)定和周?chē)ㄖ?、道路、管線的安全，根據(jù)基坑的設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定和規(guī)范的要求，施工中對(duì)基坑支護(hù)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，基坑西面和北面的中部各埋置一根深層水平位移測(cè)斜管。從施工開(kāi)始監(jiān)測(cè)至今，從監(jiān)測(cè)結(jié)果看，基坑水平位移均小于安全限值。從監(jiān)測(cè)結(jié)果說(shuō)明基坑支護(hù)設(shè)計(jì)在保證安全方面是成功的。 
    設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)： 
    本基坑圍護(hù)共需鋼板樁240支則鋼板樁的重量: 27.14米/噸×8米×240=52.6噸，基坑鋼板樁圍護(hù)造價(jià)費(fèi)用計(jì)算如下：
    表2 場(chǎng)地內(nèi)鋼板樁圍護(hù)工程造價(jià) 
    序號(hào) 分項(xiàng)工程名稱(chēng) 工 程 量 計(jì) 算 式 單 價(jià)（元/噸） 總 價(jià)（元） 
    ① 場(chǎng)外運(yùn)輸費(fèi) 52.6噸×2次=105.2噸 85.00 8942 
    ② 場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸費(fèi) 52.6噸×2次=105.2噸 35.30 3714 
    ③ 鋼板樁打設(shè)費(fèi) 52.6噸 487.63 25649 
    ④ 鋼板樁拔除費(fèi) 52.6噸 422.29 2221 
    ⑤ 鋼板樁租賃費(fèi) 52.6噸×150天=7890天·噸 0.40 3156 
    ⑥ 合 計(jì) 63573 
    如本設(shè)計(jì)不采用鋼板樁圍護(hù)，采用大開(kāi)挖則開(kāi)挖和回填土方為4.2米×1.5×4.2米÷2×45米×2=1191m3,所需費(fèi)用為1191 m3×（20＋23）元/ m3=51200元；經(jīng)過(guò)兩者的比較，鋼板樁圍護(hù)投資相對(duì)較小，但保證了基坑和鄰近建筑的安全。