
在广州地区的基坑支护工程中,拉森钢板桩因其施工便捷、可重复利用、止水性能良好等优点被广泛应用于深基坑、河道整治及地下结构施工中。对于9米长的拉森钢板桩,在实际应用中需进行详细的承载力计算与稳定性验算,以确保支护结构的安全可靠。本文将围绕广州地区地质条件特点,系统阐述9米拉森钢板桩的施工方案及其承载力计算过程。
首先,应明确工程所处区域的地质情况。广州地处珠江三角洲冲积平原,地层多为软土、淤泥质土、粉质黏土及砂层,地下水位普遍较高。根据勘察资料,典型地层自上而下依次为:杂填土(厚约1.5m)、淤泥质黏土(厚4~6m,含水量高、强度低)、粉细砂层(厚2~3m)及强风化岩层。在此类地质条件下,9米拉森钢板桩通常采用打入式施工,桩顶标高一般位于地面以下0.5~1.0m,入土深度约为6~7m,形成悬臂或单支撑结构体系。
在承载力计算前,需确定作用于钢板桩的侧向土压力。依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2012),采用朗肯土压力理论进行主动与被动土压力计算。假设基坑开挖深度为5米,地面超载取20kPa。各土层参数如下:淤泥质黏土γ=17.5kN/m³,φ=10°,c=15kPa;粉细砂γ=19.0kN/m³,φ=28°,c=0。通过分层计算,得到主动土压力系数Ka=tan²(45°−φ/2),被动土压力系数Kp=tan²(45°+φ/2)。结合各层土体深度与重度,逐层叠加计算土压力分布,并考虑水土合算原则处理地下水影响。
接下来进行钢板桩的嵌固深度验算。根据悬臂式支护结构的平衡条件,要求钢板桩的入土深度满足抗倾覆稳定性和整体稳定性要求。通常采用等值梁法或静力平衡法进行计算。以静力平衡法为例,设钢板桩总长L=9m,开挖深度D=5m,则嵌固深度d=4m。计算主动区总推力Ea和被动区抗力Ep,令对桩底的力矩平衡,即∑M=0,求解最小所需嵌固深度。经计算,在广州典型软土地层中,9米拉森Ⅳ型钢板桩(截面模量W=2042cm³,惯性矩I=38600cm⁴)可满足5米深基坑的支护要求,安全系数K≥1.2。
此外,还需验算钢板桩本身的强度是否满足要求。最大弯矩通常出现在基坑底部附近,通过绘制弯矩图确定Mmax。若Mmax≤[f]×W(其中[f]为钢材抗弯强度设计值,Q235钢取215MPa),则强度满足。例如,计算得最大弯矩为180kN·m,则所需截面模量Wmin=Mmax/[f]=180×10⁶/(215×10⁶)=837cm³,远小于拉森Ⅳ型桩的实际W=2042cm³,因此强度足够。
在施工方案方面,9米拉森钢板桩宜采用履带式打桩机配合振动锤沉桩。施工前应清除地下障碍物,测量放线定位,确保桩位偏差不超过50mm。沉桩过程中控制垂直度偏差≤1%,相邻桩咬合紧密,防止漏水。当遇硬夹层难以贯入时,可采用引孔辅助施工。基坑开挖应分层进行,每层开挖后及时设置围檩与支撑(如采用Φ299×8钢管支撑,间距3m),避免长时间暴露导致变形过大。
排水措施亦不可忽视。可在桩顶设置截水沟,基坑内布置集水井与排水泵,必要时结合轻型井点降水降低地下水位,减少水压力对支护结构的影响。同时,布设监测点,实时监控桩体水平位移、周边地表沉降及支撑轴力,确保变形控制在规范允许范围内(一般累计位移不超过30mm)。
综上所述,针对广州地区软土地质特点,9米拉森钢板桩在合理设计与规范施工的前提下,具备良好的承载能力与稳定性。通过科学的土压力分析、嵌固深度验算、结构强度校核及有效的施工组织,能够安全支护5米左右深度的基坑工程。实际应用中应结合具体项目地质报告与周边环境条件,优化设计方案,并加强全过程质量与安全管理,确保支护体系安全可靠,为后续主体结构施工提供有力保障。
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