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预制方桩用作深基坑混凝土内支撑立柱的设计分析

2021-11-26 11:06:27

预制方桩用作深基坑混凝土内支撑立柱的设计分析

基坑支护是一项系统工程,也是一项风险工程。设计过程应充分了解支护工程的特点。设计方案不仅要保证整个支护结构的安全,还要方便施工,节约成本。目前,土地使用范围受限,支护结构不能超越用地范围红线,致使软土地区大部分基坑采用板式围护墙结合混凝土内支撑的支护型式。内支撑系统由水平支撑和垂直支撑组成。竖向构件包括立柱和立柱桩两部分。其中,柱常采用角钢格构柱、H型钢[1]、钢管或钢管混凝土柱,柱桩常采用灌注桩、水泥土搅拌桩或高压旋喷桩[2~3];部分工程采用PHC管桩[4]。立柱与立柱桩根据工程需要进行组合设计。对于大面积深基坑工程,垂直支撑系统采用上述组合式,成本高,不经济,柱桩维护时间长。


针对上述问题,结合工程实例,分析了预制方桩作为支撑柱的可行性,详细阐述了技术难度、设计要点和施工注意事项,并结合监测结果进一步证实了预制方桩作为支撑柱的可行性,希望为今后类似工程提供一些参考。


考虑到基坑开挖深度、场地土质条件、周边环境保护要求、工期和成本,本工程挡土支护桩采用450×600预应力高强度混凝土矩形支护桩,间距600mm。止水桩采用φ850@1200三轴水泥土搅拌桩,两个钢筋混凝土水平支撑,垂直柱系统采用边长500mm的预制方桩。支护型式详见图1。

方桩

所述支护方桩应满足基坑开挖阶段的受力及使用要求,并方便现场施工操作[6]。在大面积的深基坑工程中,由于各个工程的现场环境以及主体结构设计等条件各不相同,必须合理地采取有针对性的技术对策,既要保障基坑工程的安全,又要兼顾施工效率,有效的解决工程中出现的具体问题。


内支撑立柱一般按照轴心受压或者小偏心受压柱计算。传统的预制桩因其抗弯、抗裂能力较差,作为支撑立柱欠妥,但目前国内生产的高强度空心预制方桩,其抗弯、抗裂性能已提高,降低了原有混凝土方桩的施工破损率,且高强混凝土配方形头部,耐冲击性能较高,桩在施工中桩头破损几率很小。方形具有较大的焊接周长,充分保证每节桩之间的有效焊接强度,减小了施工中出现的节头脱焊或移位现象,使沉桩质量较易保证。因此,高强度预制方桩可作为内支撑竖向的立柱及立柱桩,即“一桩两用”。本工程设计采用PHS-B500(300)空心方桩作为立柱及立柱桩,现场实景详见图2。


桩头清理后,在预制方桩外侧四周分别包焊4块125×125×10角钢,增大预制方桩立柱的强度,必要时可在外包角钢上施加预应力。角钢外侧加焊矩形钢饰板,其中支撑下一块钢饰板尺寸为-440×450×12。外包角钢应锚入支撑梁,锚固长度与预制桩锚入支撑相同。角钢加焊长3.50m,直径为φ25(HRB400级)的抗剪短钢筋,锚入支撑内。预制桩与角钢之间的间隙应填充不低于C30的素混凝土。


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