鋼板圍護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)的自來水水質(zhì)，及時做好梁輝水庫引水工程的配套工作，根據(jù)余計基[2000]302號《關(guān)于同意市自來水有限公司擴建七里浦水廠等項目的批復(fù)》的文件要求，擴建規(guī)模從4萬噸/日增加到8萬噸/日，決定新增濾池、穩(wěn)壓井、清水池、反沖洗用房各一座，由于新建清水池開挖較深，建設(shè)單位專門委托省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院對清水池開挖設(shè)計了圍護方案。 
    一、工程概況 
    七里浦水廠擴建工程清水池總平面尺寸38.1m×38.1m，結(jié)構(gòu)形式為無梁樓蓋鋼筋砼，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，圍墻外沒有受基坑開挖影響的建筑。施工圖中廠區(qū)室外地坪設(shè)計標(biāo)高為黃海3.30米，廠區(qū)內(nèi)道路設(shè)計高程為黃海3.20米。對原擬建場地進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、場地工程地質(zhì)條件 
    場地地下水埋深為0.3~1.2米，屬淺層潛水，根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，該場地地下水對建筑材料混凝土無侵蝕性。 
    根據(jù)余姚市建筑設(shè)計院有限公司的工程地質(zhì)勘報告，基坑開挖影響深度范圍內(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 場地內(nèi)各層土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo) 
    層號 土層名稱 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)計介紹 
    根據(jù)場地周圍建筑物和地下管線的情況，結(jié)合基坑施工安排，將支護工程分成二段，分別采取不同的做法。 
    1、 本工程場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)合開挖范圍內(nèi)的土質(zhì)情況，采用1:1.5放坡開挖。 
    2、 西面和北面采用[25a槽鋼支護，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、 因場地主要土層為弱透水層，基坑開挖不設(shè)降水井，開挖時采用明溝排水。 
    四、分析與評價 
    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)計采用放坡開挖，既滿足安全要求，又比較經(jīng)濟。 
    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?。▋H為7米），且該處有工藝管道安裝，施工中采用大開挖，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)進行打鋼板樁圍護，滿足安全要求。 
    本設(shè)計根據(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”的設(shè)計原則，滿足了建設(shè)單位要求。
    設(shè)計的安全性評價： 
    為確保圍護體系的穩(wěn)定和周圍建筑物、道路、管線的安全，根據(jù)基坑的設(shè)計的有關(guān)規(guī)定和規(guī)范的要求，施工中對基坑支護進行了監(jiān)測，基坑西面和北面的中部各埋置一根深層水平位移測斜管。從施工開始監(jiān)測至今，從監(jiān)測結(jié)果看，基坑水平位移均小于安全限值。從監(jiān)測結(jié)果說明基坑支護設(shè)計在保證安全方面是成功的。 
    設(shè)計的經(jīng)濟性評價： 
    本基坑圍護共需鋼板樁240支則鋼板樁的重量: 27.14米/噸×8米×240=52.6噸，基坑鋼板樁圍護造價費用計算如下：
    表2 場地內(nèi)鋼板樁圍護工程造價 
    序號 分項工程名稱 工 程 量 計 算 式 單 價（元/噸） 總 價（元） 
    ① 場外運輸費 52.6噸×2次=105.2噸 85.00 8942 
    ② 場內(nèi)運輸費 52.6噸×2次=105.2噸 35.30 3714 
    ③ 鋼板樁打設(shè)費 52.6噸 487.63 25649 
    ④ 鋼板樁拔除費 52.6噸 422.29 2221 
    ⑤ 鋼板樁租賃費 52.6噸×150天=7890天·噸 0.40 3156 
    ⑥ 合 計 63573 
    如本設(shè)計不采用鋼板樁圍護，采用大開挖則開挖和回填土方為4.2米×1.5×4.2米÷2×45米×2=1191m3,所需費用為1191 m3×（20＋23）元/ m3=51200元；經(jīng)過兩者的比較，鋼板樁圍護投資相對較小，但保證了基坑和鄰近建筑的安全。