
在城市地下空间开发日益频繁的背景下,深基坑工程的安全性与稳定性成为施工过程中的核心问题。广州作为我国南方重要的经济中心城市,其地质条件复杂,地下水位高,软土层分布广泛,因此在深基坑支护结构选型中,拉森钢板桩结合工字钢围檩的支护体系被广泛应用。该体系具有施工便捷、可重复利用、止水性能良好等优点,尤其适用于临时支护和狭小场地作业。然而,如何科学合理地进行工字钢围檩的选型,直接关系到整个支护系统的安全性和经济性。
工字钢围檩作为拉森钢板桩支护体系中的关键传力构件,主要作用是将钢板桩所承受的侧向土压力均匀传递至支撑或锚杆系统,防止局部应力集中导致结构失稳。因此,围檩的选型必须综合考虑基坑深度、地质条件、地下水情况、周边环境以及施工荷载等多种因素。在广州地区,常见基坑深度多在6~15米之间,土层以淤泥质土、粉质黏土及砂层为主,部分区域存在承压水层,这对围檩的刚度和强度提出了较高要求。
在选型过程中,首先应依据基坑支护设计规范(如《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120)进行内力计算。通常采用弹性支点法或增量法对钢板桩及围檩系统进行受力分析,确定围檩所承受的最大弯矩、剪力及轴力。在此基础上,结合工字钢的截面特性(如截面模量、惯性矩、单位重量等),选择满足强度和刚度要求的型号。常见的工字钢型号包括I20a、I25b、I32b、I36b等,其中I25b和I32b在广州地区的应用较为普遍,能够较好地平衡承载能力与施工便利性。
其次,围檩的布置间距也直接影响其选型结果。一般情况下,围檩沿基坑竖向设置多道,间距根据支护方案确定,通常为2.0~3.0米。当基坑较深或侧压力较大时,需加密围檩设置或选用更大规格的工字钢。例如,在珠江新城某深基坑项目中,基坑深度达14米,采用双排拉森钢板桩配合三道I36b工字钢围檩,并辅以钢管内支撑,有效控制了变形,确保了周边建筑物的安全。
此外,围檩与钢板桩之间的连接方式也需重点关注。通常采用焊接或螺栓连接的方式将工字钢固定于钢板桩凹槽内,要求连接牢固、传力明确。在广州的实际工程中,推荐使用定制钢夹板配合高强度螺栓进行连接,既保证了整体性,又便于拆卸和重复利用。同时,围檩接长处应错开设置,避免在同一断面出现多个接头,影响整体刚度。
考虑到广州地区潮湿多雨、地下水腐蚀性强的特点,工字钢围檩在选型时还应重视防腐处理。建议优先选用Q235B或Q355B材质的热轧工字钢,并在表面进行镀锌或涂刷防锈漆处理,特别是在水位变动区段,更应加强防护措施,延长结构使用寿命。
经济性也是选型过程中不可忽视的因素。过大的工字钢型号虽能提高安全性,但会增加材料成本和吊装难度;而型号过小则可能导致变形超标甚至失稳。因此,应在满足安全验算的前提下,通过多方案比选优化选型。例如,在某海珠区地铁配套工程中,原设计采用I36b工字钢,经复核后调整为I32b,在保证支护效果的同时节约钢材用量约18%,取得了良好的经济效益。
最后,施工过程中的质量控制同样关键。围檩安装前应校正钢板桩垂直度,确保围檩与桩体贴合紧密;安装过程中需使用水准仪和经纬仪进行定位,保证围檩水平度和轴线位置准确;焊接作业应由持证焊工操作,焊缝质量须符合《钢结构工程施工质量验收标准》GB 50205的要求。
综上所述,广州地区深基坑拉森钢板桩施工中工字钢围檩的选型是一项系统性工作,需结合地质条件、支护设计、力学计算、施工工艺及经济性等多方面因素综合决策。科学合理的选型不仅能保障基坑施工安全,还能提升工程效率,降低综合成本。随着BIM技术和数值模拟手段的不断发展,未来围檩选型将更加精细化、智能化,为城市地下工程建设提供更强有力的技术支撑。
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