二期軋機(jī)基礎(chǔ)深基坑支護(hù)研究范文

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1工程概況

三鋼集團(tuán)中厚板軋鋼工程二期軋機(jī)基礎(chǔ)位于中板生產(chǎn)線工藝流程中段，是影響中厚板產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵部位。該基礎(chǔ)長9m、寬8．6m，標(biāo)高變化大，含－1.0、－1.4、－4.0多個(gè)標(biāo)高層，預(yù)留設(shè)備孔洞、預(yù)埋件多，土建施工較為復(fù)雜。通過圖紙、規(guī)范學(xué)習(xí)結(jié)合施工施工現(xiàn)場(chǎng)施工工藝，對(duì)本人專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)學(xué)習(xí)有很大幫助。

2基礎(chǔ)支護(hù)選型

該廠房?jī)?nèi)生產(chǎn)線工藝流程為縱向發(fā)展方向，受廠房柱列及周邊建筑物、設(shè)備基礎(chǔ)等影響，且施工期間附近設(shè)備處于生產(chǎn)狀態(tài)，基礎(chǔ)無法放坡開挖。由于中板二期軋機(jī)基礎(chǔ)持力層設(shè)計(jì)位于砂礫土層上(詳見土層參數(shù)表，施工區(qū)域上層為黏土厚度4m下層為砂礫厚度6m)。根據(jù)規(guī)范定義該基礎(chǔ)屬于危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程范疇，需考慮支護(hù)方案及安全應(yīng)急措施。為了確保施工的質(zhì)量及施工安全，根據(jù)規(guī)范要求:開挖深度雖未超過5m，但地質(zhì)條件、周圍環(huán)境和地下管線復(fù)雜，或影響毗鄰建筑(構(gòu)筑)物安全的基坑(槽)的土方開挖、支護(hù)工程，需進(jìn)行安全性驗(yàn)算。施工時(shí)土方開挖的順序、方法必須與設(shè)計(jì)要求相一致，并遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖”的原則。基坑邊界周圍地面應(yīng)設(shè)排水溝，對(duì)坡頂、坡面、坡腳采取降排水措施。結(jié)合該基礎(chǔ)標(biāo)高變化大、地下水位低、土質(zhì)、周邊原有建構(gòu)筑物及施工周期、施工成本等影響因素，采用型鋼樁橫擋板支撐結(jié)構(gòu)。施工前考慮到基礎(chǔ)開挖較深，且地下水位較高，為了避免降水造成局部引測(cè)點(diǎn)沉降導(dǎo)致最后設(shè)備標(biāo)高錯(cuò)位無法對(duì)接，需將軋機(jī)軸線做多點(diǎn)定位，引測(cè)點(diǎn)距離基坑10m。同時(shí)在四周建構(gòu)筑物上設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)4個(gè)，施工期間每天早晚各觀測(cè)一次，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題避免因基礎(chǔ)施工對(duì)周邊建構(gòu)筑物產(chǎn)生影響導(dǎo)致影響生產(chǎn)、同時(shí)考慮到設(shè)備可能對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利因素，需對(duì)型鋼支護(hù)樁進(jìn)行垂直度觀測(cè)。

3型鋼樁橫擋板支撐模型計(jì)算

型鋼樁橫擋板支撐屬于懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特征為:無支撐的懸臂圍護(hù)結(jié)構(gòu);受力特征為:利用支撐入土的嵌固作用及結(jié)構(gòu)的自身的抗彎剛度擋土及控制變形。對(duì)于無支撐的懸臂圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其壓力分布為主動(dòng)土壓力，是三角形分布;被動(dòng)土壓力也是三角形分布。其驗(yàn)算內(nèi)容有:①嵌固深度(防傾覆)。②結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。當(dāng)確定懸臂式及單支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)嵌固深度設(shè)計(jì)值(構(gòu)造要求)hd小于0．3h時(shí)，宜取hd=0．3h［1］。(一級(jí)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)基地位移一般不大于30mm或0．25%基坑深度，本次驗(yàn)算取15mm。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)于粉粘土層當(dāng)懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)最大位移達(dá)30mm時(shí)可能出現(xiàn)土體裂縫，超過40mm則往往裂縫明顯，給人不安全感，也可能造成地表水滲入裂縫影響土體穩(wěn)定)。土層參數(shù):荷載參數(shù):查找歷史資料，將周邊設(shè)備基礎(chǔ)荷載轉(zhuǎn)換為條形局部荷載3．5Kpa，據(jù)支護(hù)邊緣a=2m，分布寬度b=2m。

4實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算值對(duì)比

經(jīng)實(shí)測(cè)采用該方案型鋼樁末端位移20.5mm，其中嵌固端最大位移13.1mm，懸臂部分最大位移7.4mm在安全經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)。將懸臂部分等效成懸臂梁三角形荷載模型及附圖四土體等效荷載作用點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，末端位移理論值約為f=ql4/8EI×(l1/l)=7.7mm［4］(l1為懸臂端長度，l為等效土壓力與嵌固端距離)，嵌固端最大位移理論值15mm。出現(xiàn)位移量比理論值小的主要原因是:朗肯土壓力理論是從研究半無限大土體中一點(diǎn)的極限平衡狀態(tài)出發(fā)，應(yīng)用莫爾應(yīng)力圓，推導(dǎo)出了極限應(yīng)力的理論。為了滿足土體的極限平衡條件，朗肯理論假定:墻是剛性、墻背垂直光滑、墻后填土表面水平。由于朗肯理論忽略了實(shí)際墻背并非光滑并存在摩擦力的事實(shí)，使計(jì)算所得的主動(dòng)土壓力偏大，而計(jì)算所得的被動(dòng)土壓力偏小，因此朗肯理論也是偏安全的理論。

5施工要點(diǎn)

因該技改項(xiàng)目在已建成廠房中進(jìn)行，為節(jié)約成本同時(shí)方便施工，最后選用履帶式液壓打樁機(jī)進(jìn)行型鋼樁打樁施工。優(yōu)勢(shì)有三:①體積小，可由中板成品庫大門駛?cè)胧┕^(qū)域，無需鋪設(shè)施工通道。②可由挖掘機(jī)改裝，成本相對(duì)低，設(shè)備充足。③施工噪音小、震動(dòng)小、不影響周邊生產(chǎn)線正常工作。該設(shè)備由廣州市九環(huán)工程機(jī)械有限公司改造。采用30t級(jí)別挖掘機(jī)原型改裝，震動(dòng)錘主要由五大部分組成:附臂總成、旋轉(zhuǎn)連接總成、旋轉(zhuǎn)連接吊架總成、箱體總成、夾具總成。

其核心部分為震動(dòng)液壓錘，取自挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)液壓通過專利技術(shù)安裝變頻液壓管路。該設(shè)備輸出能量大，工作速度快，同時(shí)采用液壓監(jiān)控裝置，保護(hù)挖掘機(jī)主油泵。通過偏心塊及主速液壓電機(jī)產(chǎn)生正弦波壯垂直振動(dòng)，再通過箱體底部夾具傳遞給受力型鋼樁從而實(shí)現(xiàn)打樁或拔樁。施工范圍為16m以內(nèi)型鋼樁。通過使用該設(shè)備，打樁工作在6個(gè)小時(shí)內(nèi)完成，樁身垂直度在規(guī)范要求范圍內(nèi)，極大的提高了施工效率。因型鋼樁成品長度為6m，本工程在施工過程中需接樁。考慮到受壓構(gòu)件長細(xì)比，為避免施工中樁身彎曲在施工過程中接樁較科學(xué)，且需控制打樁速度。待先打入的6m型鋼樁打入5m左右后，對(duì)型鋼末端斜切割，并用打樁機(jī)夾具固定接長端后滿焊拼接。為了節(jié)約施工成本，增加型鋼的使用周期可以在型鋼應(yīng)力較小處腹板開孔，待基礎(chǔ)施工后便于使用打樁機(jī)夾具將型鋼拔出。

在生產(chǎn)線附近進(jìn)行技改升級(jí)的基坑開挖，應(yīng)做好基坑支護(hù)，應(yīng)受設(shè)備荷載影響大且施工過程中存在一定不確定因素，不可盲目憑經(jīng)驗(yàn)施工，基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)時(shí)要留有一定安全余地。施工進(jìn)度安排應(yīng)合理、緊湊，避免基坑開挖后長時(shí)間放置，土體暴露期間若遇到大雨或劇烈震動(dòng)易造成土體內(nèi)聚力和摩擦角降低，支護(hù)結(jié)構(gòu)主動(dòng)土壓力增大，被動(dòng)土壓力減小，造成安全隱患。根據(jù)地勘資料，選擇合理的支護(hù)方案對(duì)工程造價(jià)有較大影響。施工過程需加強(qiáng)關(guān)鍵部位監(jiān)測(cè)，確保施工安全。依據(jù)郎肯土壓力理論對(duì)型鋼樁橫檔板懸臂式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算，通過理論結(jié)合實(shí)際，本工程在不影響周邊建構(gòu)筑物及中板生產(chǎn)線安全生產(chǎn)情況下保證了施工質(zhì)量和進(jìn)度并取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

作者：曹淋琨 單位：三鋼冶金建設(shè)公司