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摘要:本文介绍了一种H型钢组合式支挡结构在实际工程中的应用。该挡墙采用标准H型钢嵌固土中作为主要受力构件,H型钢之间设置钢板作为挡土板,采用焊接连接,辅以泄水孔。该种结构形式工作原理简单、取材容易、施工方便且占地小,可适用于中小规模的基坑及挡墙工程。其无污染、可回收等特性,也很好的相应国家实现碳中和的目标。
关键词:H型钢;挡墙;基坑支护;碳中和
1.引言
碳中和,是指企业、团体或个人测算在一定时间内,直接或间接产生的温室气体排放总量,通过植树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放,实现二氧化碳的“零排放”。而碳达峰则指的是碳排放进入平台期后,进入平稳下降阶段。简单地说,也就是让二氧化碳排放量“收支相抵”。2020年9月22日,中国政府在第七十五届联合国大会上提出:“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。”2021年3月5日,2021年国务院政府工作报告中指出,扎实做好碳达峰、碳中和各项工作,制定2030年前碳排放达峰行动方案,优化产业结构和能源结构。
近几年来,绿色建造工艺逐渐代替了传统工艺。绿色建造是指在工程建设的规划、设计和施工全过程中,在保证安全和质量的同时,通过科学管理和技术进步,提高资源利用效率,节约资源和能源,减少污染,保护环境,实现可持续发展的工程建设生产活动。现有现浇工艺主要存在工程成本较大、施工工期较长等问题。为解决工期问题,推广装配式工艺技术成为了一条可行之路。
由于现阶段挡墙、基坑支护等建设形式以现浇钢筋混凝土结构为主,可回收性差,不满足国家减少碳排放的号召。且现浇结构需要施工空间大,施工过程中对环境也有一部分污染。因此,需要对现有工程支护形式进行改进,尽量采用能预制、可回收的装配式支护形式。
2.项目概述
某道路工程位于北京市海淀区西北部,其南侧步道紧邻某小区北侧围墙。因围墙实施在前,且围墙底部与拟建人行道处有1~1.5米高差,现况为土坡。如预实施人行道且不破坏现况小区围墙,需在围墙根部新建挡墙,以接顺该处高差。
3.地质情况
该处土层情况如下:
人工堆积层(第1大层):表层一般为厚约0.80~4.80m的人工堆积之杂填土①层及粉土素填土①1层。
第四纪沉积层(第2~5大层):人工堆积层以下为第四纪沉积层之粉质黏土②层,粉土②1层及黏土②层;粉土③层及粉质黏土③1层;粉质黏土④层及粉土④1层;粉质黏土⑤层。
根据地层条件和开挖深度,此项目适宜采用桩板式结构支护。局部砖渣块石的存在会影响装配化效率。
4.支护设计思路
本支护工程周边相对空阔,施工便利。采用支护类型为:型钢桩+装配式面板。结构支护高度1m,其支护起到挡墙基底加固和局部挡土作用。本工程采用H型钢+装配板的支护方式,桩间距为0.9m,H型钢桩的型号为HW300x300x10x15。桩间板采用高分子装配板(或等厚钢板)。
5.施工方法及技术要求
施工准备→施工放线→施工槽开挖→HM型钢施工→修整坡面→冠梁施工→喷涂施工→面板安装→安装排水管→背土回填
1、施工放线
根据总包提供的坐标点施放型钢桩施工轴线(型钢桩外边线)。
2、导向槽开挖
根据施工轴线人工开挖300mm宽,500mm深施工槽,施工槽主要作用是清楚地表回填的大石块及建筑垃圾。施工槽开挖完毕后,根据轴线确定各桩位位置,并做好标记。
3、HM型钢施工
采用HW300*300型钢护壁桩做护壁围护结构,详见图纸。
1)施工要求
H型钢护壁桩嵌入基底深度为2.0-2.5m,全段采用3m长HW300*300型钢支护,间距900mm;
2)施工工序
检查定位放线→清理桩位→振打型钢护壁桩
3)施工方法
型钢选用振动锤击打入法。在施打过程中,应确保桩的垂直度及打入深度。施工采用逐根打入法,施工时根据预先放出的轴线铺设专用的导向架,导向架采用槽钢或角钢制成,用沉桩机吊运就位,将型钢插入导向架中,用缆风绳固定,然后再施打。在施打过程中用经纬仪测量监控,当偏斜过大时不得拉挤方法调正,应拔除重打。
4、修整坡面
将冠梁位置的坡面修整出施工作业面,并将坡面松散土人工清理掉,防止滑落。
5、冠梁施工
冠梁采用18#槽钢,由一端开始与型钢桩迎土面进行焊接,焊接位置为桩顶下10cm。
6、喷涂施工
将型钢桩表面进行处理,保证表面无污染及铁锈。然后进行喷涂底漆,待底漆干燥后进行面漆喷涂。面板喷涂同上。
7、装配面板安装
根据每空的高度对面板进行切割,保证上口与钢桩一平,下部插入槽底。面板与型钢翼缘搭接10cm,并用螺栓固定。面板安装前应检查坡面是否平整、坚实,如有异物应事先处理。面板安装要平直,相邻面板间隙及同一平面度的允许偏差均不大于10mm。
8、排水孔
场地上部有汇水时,需安装排水孔。
排水孔采用φ50PVC管制作,管長50cm,入土端梅花布置φ10mm渗水孔,用细目纱网进行包裹。距地面30cm高处,在面板上统一开φ50mm圆孔,将排水孔穿过,外露5cm,水平间距根据现场实际进行调整。
6.实施成果
该处挡墙基本按原设计实施。其中桩间插板采用q235钢板,厚3mm。整体喷涂防腐漆。成品效果较好,受到各方好评。
7.结论
从实际工程应用结果来看,该H型钢组合式挡墙支护有以下几个特点:
1、该挡墙占用施工空间小,对现况挡墙影响小。施工期间无混凝土现浇操作,对周边环境污染小。施工无噪音,对周边居民影响小,适合在城市内人口密集区域施工。
2、结构轻薄小巧,外观效果好,适用性很强。
3、材料能预制,可回收,绿色建造,低碳施工,值得推广。
4、H型钢的刚度较高,一定程度上缓解了悬臂体系支护刚度不足的情况,但该型式从计算分析结果看仍不适合高差过大的挡墙。对于深度较小的挡墙(高差1~3米)有其独特的优势,值得尝试。