1工程概况项目位于衡阳市珠晖区酃湖乡，属湘江Ⅰ级阶地，主要包括10栋33层框剪结构高层建筑，地下室一层，塔楼部分地下室层高为5.80 m。地下水类型主要为赋存于中砂、圆砾层中的潜水，具有承压性。潜水稳定水位埋深介于0.50~2.10 m之间，标高52.68~55.48 m，地下室底板绝对标高51.00 m，远低于潜水水位，电梯井等局部深基坑施工困难，原设计集水明排法无法满足施工要求。2局部深基坑施工难点本工程地下室电梯井绝对标高为49.50 m，井底设计承台基础尺寸为4.2 m×4.2 m×1 m，承台下部位10 cm厚C15混凝土垫层，实际开挖深度至标高48.4 m。持续降水过程中，侧壁粉土与中砂层形成与地下水贯通的过水孔隙，流沙随水流被带走，导致侧壁坍塌或者已施工完成的垫层面层下陷，基坑难以成型。如何实现电梯井等部位的局部降水，以防坑底涌水涌砂，暂缓基坑侧壁坍塌成为亟待解决的难题。3降水设计本工程开挖至基底的地层主要由粉土与中砂层组成，其特性为：①第四系冲洪积（Qal+pl）粉土。黄褐色，稍密，稍湿，摇振反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低。②第四系冲洪积（Qal+pl）中砂。黄褐色，松散，湿，母岩成分由砂岩组成，级配一般，分散性较好，含少量黏性土。其中，中砂层潜水具备承压性，施工过程中如无有效预防和解决措施，将对底板施工造成较大的破坏。在充分考虑工期紧张以及施工质量的情况下，多方比选降水方案，确定降水井+局部拉森钢板桩支护的方式，最适宜富水砂层区域的深基坑局部降水[1]。3.1降水井降水因基坑开挖较深，且地下室底板在粉土与中砂层上，明排法降水极易带走流沙，导致底板下部淘空，抽水部位周边位置环境破坏下沉，需要采用降水井进行整体降水。降水井采用网格化布置，间距40~50 m，选择临近电梯井、集水井且位于承台以外的区域设置，井口高程50.5 m（略低于地下室底板高程），井底标高43.5 m，井深7 m。3.2拉森钢板桩为防止砂层在电梯井开挖过程中坍塌，在电梯井等部位仍需设计钢板桩，起到支护和止水帷幕的作用。（1）电梯井采用拉森钢板桩支护结构，设计桩顶高程51.5 m，桩底高程45.5 m，桩长6.0 m，其中挡土段2.0 m、嵌固段3.0 m，空置1.0 m。（2）拉森钢板桩型号采用Ⅱ型，材质采用Q235，每延米板桩截面积为156 cm，每延米板桩壁惯性矩为8 500 cm，每延米板桩的抗弯模量为850 cm，抗弯力为215 MPa。（3）钢板桩采用50 t振动锤振动插入，两桩之间连接应紧密，当缝隙过大出现渗水现象时，应用沥青麻絮封堵。（4）钢板桩定位应避开桩基础位置，不影响桩基础施工及电梯井施工，沿电梯井承台范围外扩25 cm为宜。拉森钢板桩大样图如图1所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.02.070.F001图1拉森钢板桩大样图（单位：mm）4拉森钢板桩拔出时间分析根据设计文件，钢板桩拔出时间应为混凝土达到设计强度后。电梯井承台与侧壁剪力墙设计混凝土等级为C30 P6，达到设计强度至少需28 d，难以满足施工进度以及钢板桩在不同电梯井之间周转使用的要求。通过分析电梯井钢板拔出过程对电梯井侧壁剪力墙的影响主要为：（1）拔出过程中，振动锤拖拽钢板桩的激振力作用在电梯井侧壁剪力墙上的影响；（2）拔出后，周边土产生的侧向剪力作用在电梯井侧壁剪力墙。4.1振动锤激振力对电梯井剪力墙的影响本工程采用DJZ60振动锤进行钢板桩施工，其产生的激振力为0~477 kN，钢板桩长6 m。钢板桩每块宽度400 mm，由于起拔过程中土层内力作用复杂，不考虑砂土、粉土层在钢板桩振动过程中的“液化”[2]。此处简化起拔过程中，单块钢板桩带动周边土层对电梯井侧壁剪力墙的影响面积为0.4 m×1.5 m=0.6 m2，将受影响部位的电梯井壁视为持续受到477 kN的侧向剪力。原设计为节约混凝土，基础与底板之间缝隙≥1 m，砌筑砖胎膜填土肥槽，为方便计算，此处视为钢板桩拔出时，激振力通过回填土挤压力，直接传递至电梯井侧壁剪力墙。将电梯井侧壁剪力墙等效为连续梁斜截面承载力计算模型，钢筋保护层厚度为40 mm，则井壁受压截面宽度为400 mm，高度为260mm，其斜截面受压满足[3]：V≤0.25fcbh0βC （1）式中：fc——C30混凝土设计标准抗压强度值（N/mm），此处取14.3 N/mm；b——等效受压截面宽度（mm）；h0——截面的有效高度（mm）；hw——截面的腹板高度（mm），此处取矩形截面；βc——混凝土强度系数，此处取1。计算得到实际斜截面承载力为：V≤371.8 kN，即电梯井剪力墙侧向承载力小于侧向压力477 kN，钢板桩拔出时，易造成电梯井壁的开裂破坏。拉森钢板桩平面布置示意图如图2所示，电梯井简化受力模型如图3所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.02.070.F002图2拉森钢板桩平面布置示意图10.3969/j.issn.2096-1936.2021.02.070.F003图3电梯井简化受力模型本工程为解决钢板桩拔出过程中，扰动导致电梯井侧壁开裂破坏，为现钢板桩在各个电梯井之间进行周转使用，提高电梯井侧向抗剪切能力，基础与底板间隙均采用同标号素混凝土填充，在填充一侧增加配筋，井壁受压截面宽度为400 mm，高度为960 mm。根据工程需要，浇筑混凝土3 d左右需拔出钢板桩，进行周转使用，C30混凝土基本能到达到50%强度，斜截面受压推导如下：V1≤0.25fcbh0βc/2 （2）计算得V1≤686.4 kN，可见增加素混凝土和配筋之后电梯井斜截面受压得到明显改善，3 d混凝土强度的承载力686.4 kN≥477 kN，满足钢板桩拔出时最坏情况下的承载力要求。基础与底板间隙素混凝土填充如图4所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.02.070.F004图4基础与底板间隙素混凝土填充4.2周边土剪力对电梯井剪力墙影响根据地勘报告，钢板桩拔出后，侧向土对电梯井壁最大剪力为50.41 kN≤686.4 kN，可判断钢板桩拔出后，侧向土压力对3 d龄期的电梯井混凝土影响极小。内力位移包络图如图5所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.02.070.F005图5内力位移包络图5结语富水砂层区域的局部深基坑降水施工，采用降水井+局部钢板桩围堰的方式进行，为满足施工进度以及钢板桩在不同电梯井之间周转，电梯井壁设计厚度需能够承受钢板桩拔出时振动锤扰动，设计壁厚不足时，在电梯井基础与底板间隙采用素混凝土填充，可提高电梯井壁的承载力，满足混凝土浇筑后尽快拔出钢板桩进行周转使用的施工要求，减小电梯井渗漏风险。