拉森钢板桩支护在地铁深基坑中应用

摘要：为保证深基坑施工安全、方便施工、节省施工成本，在施工前分析影响支护基坑稳定性的各种问题，结合武汉市堤角至汉口北地方铁路工程汉口北停车场JDK0+116桥涵深基坑工程实例，简单介绍对原设计基坑支护稳定性进行分析和方案优化，施工过程中在不同阶段工况下采取的有效安全技术措施，为类似工程施工提供借鉴。

关键词：深基坑；稳定性分析；方案优化；技术措施；

Abstract: In order to ensure the safety of deep foundation pit construction, convenient, save construction cost, analysis of the impact of various problems of foundation pit stability before construction, combination of Wuhan City dike angle to North Hankou local railway project of Hankou north parking lot of deep foundation pit JDK0+116 bridge and culvert example, introduces the original design of foundation pit stability analysis and scheme optimization, effective safety measures taken in different stages of conditions in the process of construction, provide the reference for the similar engineering construction.

Key words: deep foundation pit; stability analysis; optimization; technical measures;

中图分类号：TU74

一、拉森钢板桩基坑支护设计方案

1、设计概况

（1）基坑概况：

涵基坑长度为57.72米，宽度为18.84，地坪标高为18.0m，承台底标高为12.56m，基坑开挖深度为5.44m，基坑支护采用拉森Ⅳ型钢板桩+支撑围檩组合形式，钢板桩长度为15m，支撑采用φ600钢管支撑，壁厚9mmm,支撑中间间距为4.0m，围檩采用［400*115*8槽钢。

基坑支护及支撑体系平面

（2）基础、结构概况：

主体结构为钢筋混凝土框架结构，截面为4800*5600（外包尺寸），3500*5000（净尺寸），主体框架共7节，进、出口各1个，框架涵基础为PHC-400-95-A管桩基础，管桩长为13m，管桩中心间距为1.2m；承台厚度为1.2m，框架底板厚度为0.72m，侧墙厚度为0.4m，顶板厚度为0.58m。

2、地质条件

工程场地上覆土层主要为近代人工填土层(Qml)、素填土，基坑下部土层见下表：

各岩层物理力学性质指标

3、总体施工步骤

（1）第一步：场地平整，基础管桩施工，拉森钢板桩基坑支护施工。

（2）第二步：开挖表层土至支撑顶面以下1.0m处，架设围檩支撑。

（3）第三步：基坑土方开挖至主体结构垫层底标高，施工垫层、承台主体框架下部结构至施工缝处。

（4）第四步：拆除围檩支撑，施工主体框架上部结构，结构施工完成后基坑两侧回填密实，拔除拉森钢板桩支护。

施工步骤示意图

4、基坑支护稳定性分析

施工前对基坑支护原设计方案进行分析，设计基坑支护方案为单层支撑的板桩结构，综合考虑基坑在不同施工工况下的安全性进行评估，运用《理正深基坑支护结构设计（6.0版）》软件对基坑整体稳定性系数、抗倾覆安全系数进行验算。

（1）整体稳定性验算

单层锚杆和单层支撑的支挡式结构的嵌固深度应符合下列嵌固稳定的要求［1］：

式中：

Kem—嵌固稳定安全系数，安全等级为一级、二级、三级的锚拉式和支撑式支挡结构，Kem分别不应小于1.25、1.2、1.15。

Za2、Zp2—基坑外侧主动土压力、基坑内侧被动土压力合力作用点至支点的距离。

对设计基坑支护施工步骤图中第二步（拉森钢板桩施工完成后，进行土方开挖至桩顶下1.0m处，并架设围檩、内支撑）时单层支撑支挡结构的整体稳定性进行验算。

验算结论：Kem=2.076≥1.2，满足要求。

（2）抗倾覆安全系数验算：

Mp—被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定；

Ma—主动土压力对桩底的倾覆弯矩。

工况一：

拉森钢板桩支护、围檩支撑安装完成后，基坑土方开挖至基坑承台底标高5.44m处；阶段在内支撑受力状况下，进行土方开挖至基坑底部，进行承台和主体结构下部结构施工。见下工况图（一）

工况示意图（一）

= 0.890 < 1.200, 不满足规范要求。

②工况二：

桥涵基础承台及主体结构下部分施工完成后，施工上部结构，因基坑内支撑标高与上部结构冲突，要保证上部结构顺利实施，须拆除内支撑。

见工况示意图（二）

工况示意图（二）

根据对工况一的验收结论，在架设了内支撑且支撑受力情况下开挖至基坑底部时基坑支护稳定性不满足要求，在施工桥涵上部结构未采取有效措施情况下拆除内支撑，同样条件下形成悬臂式支挡结构，基坑稳定性更不满足要求。

（3）嵌固深度验算：

挡土构件的嵌固深度应满足：悬臂式结构不宜小于0.8h；对于单支点支挡式结构不宜小于0.3h；对于多支点支挡结构不宜小于0.2h，h为基坑深度［1］。

嵌固深度:T=15-5.44=9.56m＞0.8h=4.35m，满足要求。

5、结论：

（1）拉森钢板桩+内支撑原设计方案整体稳定性、支护嵌固深度均满足规范要求，但未考虑不同施工工况下的基坑稳定性，未提出不同工况下应采取基坑安全措施，按设计方案进行基坑施工存在安全风险。

（2）原设计桥涵基础管桩间距较小且与基坑轴线斜交，支撑中心间距较小不利于基坑土方开挖，施工不便。

（3）基坑支护拉森钢板桩距离桥涵结构边线较大，支撑长度过长不利于支撑稳定；基坑开挖面、土方量大，经济不合理。

二、设计方案优化

针对原设计方案存在的问题，结合施工现场实际情况对设计方案进行优化：

1、基坑平面布置及局部支护形式优化

（1）基坑宽度满足结构施工工作面需要即可,减小支撑跨度。将原设计基坑宽度18.84m调整为13.70m；

（2）增大围檩支撑刚度，将原直径φ600mm，厚度为9mm钢管支撑调整为φ609mm，厚度为24mm钢管支撑，支撑间距由4.0m调整为6.0m；将原