長螺旋鉆孔壓灌超流態(tài)砼支護樁的設(shè)計與應(yīng)用

王少東，方光秀*，金正超，趙石范

(1.延邊大學(xué)工學(xué)院 土木工程系，吉林 延吉 133002； 2.延吉市大星基礎(chǔ)工程公司，吉林 延吉 133000)

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，對地下空間的要求越來越大.深基坑支護結(jié)構(gòu)雖然屬于施工期間的臨時支擋結(jié)構(gòu)，但其選型、計算和施工是否正確、合理，對工程的安全、工期和經(jīng)濟效益有著顯著影響[1].排樁是采用密排或一定間距排列的樁組成的擋土結(jié)構(gòu)，它包括鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、H型樁加擋板、鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁5種.由于排樁式支護結(jié)構(gòu)形式簡單，造價較低，因此被廣泛應(yīng)用于大中型深基坑[2].

目前，對排樁支護研究主要集中于H型鋼、常規(guī)鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁等樁型，而關(guān)于長螺旋鉆孔壓灌超流態(tài)砼支護樁的研究未見報道.本文以吉林省延吉市大宗大宇飯店擴建深基坑工程為例，探討支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算、施工工藝及現(xiàn)場監(jiān)測情況.

1 工程概況及方案選擇

延吉市大宗大宇飯店深基坑工程開挖深度(從自然地面到基底)為7 m，東側(cè)5 m處為延吉市某小區(qū)7層住宅，高差為6.2 m，采用毛石圍擋；由于不具備放坡的條件，施工時稍有不慎，不僅將危及基坑本身安全，而且會殃及臨近的建筑物，因此如何確?；娱_挖過程及施工期安全是整個工程的關(guān)鍵.

文獻[1]認為，基坑支護選型的原則主要應(yīng)考慮以下3個方面：不同支護型式的特點,地質(zhì)條件和周邊環(huán)境,工程造價.由于該工程地下水豐富，支護樁須穿透圓礫層進入基巖層，因此支護樁的選擇較為困難.經(jīng)過專家論證，最終決定采用長螺旋鉆孔壓灌超流態(tài)砼樁,施工方案如圖1所示.

圖1 長螺旋鉆孔壓灌超流態(tài)砼支護樁施工方案

2 排樁計算

2.1 基本信息

排樁設(shè)計的基本信息和相關(guān)參數(shù)如表1所示，土臺信息、土層信息、荷載信息和土層參數(shù)如表2—表5所示.

表1 排樁設(shè)計的基本信息和相關(guān)參數(shù)

表2 土臺信息

表3 土層信息

表4 荷載信息

表5 土層參數(shù)

2.2 土壓力模型及其調(diào)整系數(shù)

土壓力模型中素填土層、黏性土層、圓礫層采用水土分算法，強風(fēng)化巖層采用水土合算法.各土層水壓力、主動土壓力以及被動土壓力的調(diào)整系數(shù)均為1.0，各層被動土壓力最大值為10 000 kPa.

2.3 承載力計算

計算模型選取如圖2、圖3所示，內(nèi)力取值如表6所示,支護樁配筋如表7所示.

圖2 彈性法模型

圖3 經(jīng)典法模型

表6 計算模型對比及內(nèi)力取值

表7 支護樁配筋

2.4 驗算

2.4.1整體穩(wěn)定性驗算 整體穩(wěn)定性驗算采用瑞典條分法，應(yīng)力狀態(tài)采用總應(yīng)力法.條分法中的土條寬度為1.00 m.整體穩(wěn)定性驗算簡圖如圖4所示.通過理正深基坑軟件計算得出，滑裂面整體穩(wěn)定安全系數(shù)KS=3.329，圓弧半徑R=13.648 m，圓心坐標(biāo)X=-2.008 m，Y=5.356 m.

圖4 整體穩(wěn)定驗算簡圖

2.4.2抗傾覆穩(wěn)定性驗算 根據(jù)《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程》[3]，抗傾覆安全系數(shù)為

當(dāng)前我們?yōu)閷崿F(xiàn)社會主義現(xiàn)代化和中華民族偉大復(fù)興的“中國夢”而努力奮斗，正值毛澤東120周年誕辰之際，回顧總結(jié)毛澤東對國家現(xiàn)代化和實現(xiàn)民族復(fù)興的思想，具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。習(xí)近平總書記提出了實現(xiàn)現(xiàn)代化和民族復(fù)興的“中國夢”，是國家富強之夢、民族復(fù)興之夢，也是個人幸福之夢。毛澤東心中始終有一個“中國夢”，本文總結(jié)了毛澤東對中國現(xiàn)代化和民族復(fù)興的設(shè)想和探索，說明毛澤東思想發(fā)展的各個時期都能體現(xiàn)出毛澤東及其中國共產(chǎn)黨人為國家的富強、民族的復(fù)興和實現(xiàn)現(xiàn)代化的奮斗。

(1)

2.4.3嵌固深度計算 根據(jù)《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程》[3]，嵌固深度計算公式為

(2)

其中:β為嵌固穩(wěn)定安全系數(shù)，γ0為基坑側(cè)壁重要性系數(shù)，ha和hp分別為基坑外側(cè)主動土壓力、基坑內(nèi)側(cè)被動土壓力合力作用點至擋土構(gòu)件底端距離，Ea i和Ep i分別為基坑外側(cè)主動土壓力、基坑內(nèi)側(cè)被動土壓力標(biāo)準值.經(jīng)計算得出：β=1.200,γ0=1.100，hp=2.263 m,∑Ep i=3 095.581 kPa，ha=6.084 m,∑Ea i=866.497 kPa,從而得嵌固深度hd=7.85 m,實際hd采用值為8.000 m.

3 支護樁施工流程和方法

長螺旋鉆孔灌注樁是采用專用長螺旋鉆孔機鉆至預(yù)定深度，通過鉆頭下瓣口向孔內(nèi)連續(xù)灌注流動性較好的混凝土，灌至樁頂為止，然后插入鋼筋籠形成樁體[4-5].

3.1 施工流程

施工流程為：平整場地→放線→放樁位→鉆機就位→校正鉆機垂直度→成孔→灌混凝土→下鋼筋籠→基坑開挖[6].

3.2 施工方法

1)由于樁距為1 000 mm、樁徑為800 mm，采用間隔施工方法以防止相鄰樁相互影響.

3)按2 000 mm間距設(shè)置直徑準確的臨時控制圓形箍筋，然后綁扎螺旋箍筋.

4)在插入鋼筋籠時，采用一次性吊放工藝[9]，并注意鋼筋籠的定位及垂直度，鋼筋保護層厚度控制在7 cm以上.

施工過程中有6根樁遇障礙，且用挖掘機無法除障，經(jīng)研究采用了遇障成樁方法.

4 施工監(jiān)測與驗證

本工程監(jiān)測儀器采用CX-30型測斜儀，水平位移監(jiān)測結(jié)果見表8.由表8可知，變形速度未達到2 mm/d，樁頂最終水平位移也未超過0.7%H，支護結(jié)構(gòu)無明顯的沉降，這表明施工結(jié)果滿足《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程》的要求.

表8 水平位移監(jiān)測結(jié)果

5 結(jié)論

本文以延吉市大宗大宇飯店深基坑工程支護結(jié)構(gòu)為例，對支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算、理正深基坑軟件分析、施工工藝、現(xiàn)場監(jiān)測等進行了研究，得出以下結(jié)論：

1)從計算結(jié)果可知，采用彈性法計算較為經(jīng)濟，且還可以計算樁身的最大位移量、地面最大沉降量等指標(biāo)，因此建議采用彈性法.

2)本文工程基坑設(shè)計等級為一級，按水土合算的原則，內(nèi)力計算分別采用了彈性法土壓力模型(矩形分布)和經(jīng)典法土壓力模型(規(guī)程算法)；應(yīng)力狀態(tài)的計算采用了總應(yīng)力法；整體穩(wěn)定和抗隆起驗算分別采用了瑞典條分法和規(guī)程的普朗德爾(Prandtl)公式.

3)工程監(jiān)測結(jié)果滿足現(xiàn)行《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程》要求，可供類似工程借鑒.

參考文獻：

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[7]北京市建設(shè)委員會,北京市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.DB11/T582—2008 長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠混凝土灌注樁技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2008:4-7.

[8]黑龍江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局,黑龍江省建設(shè)廳.DB23/T360—2007鉆孔壓灌超流態(tài)混凝土樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2007:25-27.

[9]喬成銳.長螺旋鉆孔后插鋼筋籠壓灌樁施工技術(shù)研究[J].漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2012(9):39-40.