永臨結合的雙排樁擋墻在西淝河泵站攔污閘中的施工應用

檀少彬

雙排樁擋土結構是近年來在建筑深基坑支護工程領域中應用較廣泛的新型擋土結構型式，它是由兩排平行的鋼筋混凝土樁以及樁頂連梁形成的空間門架式支護結構體系。這種擋墻結構從功能上看，既滿足了臨時性的施工圍護作用，又可兼做永久性結構擋墻的一部分，加上不用設置支撐，減少了基坑內(nèi)的施工干擾，對施工較為有利。從結構受力看，其剛度大，位移小且整體性好，可以有效限制支護結構的側向變形。將這種結構型式應用到西淝河泵站攔污閘翼墻的設計當中，解決了場地狹窄情況下翼墻的布置選型及施工安全問題，可以給類似的工程設計提供參考。

一、工程概況

西淝河泵站工程位于安徽省淮河流域西淝河出口處，泵站規(guī)劃設計總排澇流量 180m3/s，為大（2）型工程，工程等別為Ⅱ等。泵站由攔污閘、進水前池、泵房、出口擴散段等組成，其中攔污閘上方有110kV架空電力線路通過，并在閘下游左岸翼墻附近布置有電力桿塔，根據(jù)《電力設施保護條例實施細則》的規(guī)定，對于66kV及以上的電力線路，任何單位和個人不得在距架空電力線路桿塔、拉線基礎外緣10m范圍內(nèi)進行取土、打樁、鉆探、開挖等活動。該翼墻原設計為鋼筋混凝土扶壁式結構，翼墻墻后基礎距桿塔基礎最近處僅11m，完全沒有放坡開挖的條件。為了保證翼墻施工和電力桿塔及線路的安全，經(jīng)過多方案的比較，最終決定取消扶壁式擋墻方案，采取雙排鉆孔灌注樁作為翼墻基坑圍護結構，并兼做永久性翼墻結構，作用在翼墻上的側向土壓力由雙排樁承擔。

二、雙排樁擋墻設計

1.設計標準

由于擋墻工程既屬于水利工程范圍，又涉及建筑基坑，因此需結合《水工擋土墻設計規(guī)范》（SL379-2007）和《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-2012）來進行設計。擋墻建筑物級別為3級，按《水工擋土墻設計規(guī)范》的規(guī)定，土質(zhì)地基上擋土墻抗傾覆安全系數(shù)的允許值為1.5，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值為1.25。若按基坑支護結構安全等級來劃分，其安全等級為3級，根據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程》的規(guī)定，抗傾覆安全系數(shù)的允許值為1.15，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值為1.25。綜合上述規(guī)程、規(guī)范的規(guī)定，從安全角度考慮，該擋墻工程抗傾覆安全系數(shù)取1.5，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)取1.25。

2.土層參數(shù)

根據(jù)勘探孔揭露，結合現(xiàn)場原位測試及室內(nèi)土工試驗，攔污閘下游左岸翼墻處土層分為3層，自上而下分別為①2層中～重粉質(zhì)壤土、③1層重粉質(zhì)壤土～粉質(zhì)粘土、③2層中、重粉質(zhì)壤土，各土層物理力學性質(zhì)指標統(tǒng)計見表1。

3.結構設計

前、后排樁徑均為1.0 m，樁間距均為1.5 m，梅花型布置，樁長均為15.4 m，因場地狹窄，排距取3.0 m，樁頂采用寬4.0 m、厚0.8 m的樁頂連梁將雙排樁連成整體。為防止水流沖刷、淘空樁間土，同時為保證前排樁臨水側的平整、美觀，于前排樁前設50cm厚C25鋼筋混凝土面板，雙排樁擋墻設計剖面見圖1。

表1 土層參數(shù)表

4.計算方法選擇及結構計算成果

排樁式擋墻支護宜采用平面桿系結構彈性支點法進行結構分析。該方法是將排樁簡化為豎直放在土中的彈性地基梁，將土體簡化為豎向的溫克爾彈性地基，然后計算因基坑開挖造成基坑圍護結構內(nèi)外的壓力差而引起的樁基變形和內(nèi)力。

結構計算采用理正深基坑計算程序，結構內(nèi)力計算成果見圖2。

5.穩(wěn)定性驗算

（1）嵌固穩(wěn)定性驗算

雙排樁結構的嵌固穩(wěn)定性應符合下式規(guī)定：

式中：Kem—嵌固穩(wěn)定安全系數(shù)；

Eak、Epk—分別為排樁外側主動土壓力、排樁內(nèi)側被動土壓力標準值（kN）；

Za、Zp—分別為排樁外側主動土壓力、排樁內(nèi)側被動土壓力合力作用點至排樁底端的距離（m）；

G—雙排樁、樁頂連梁和樁間土的自重之和（kN）；

ZG—雙排樁、樁頂連梁和樁間土的重心至前排樁邊緣的水平距離（m）。

計算得Kem=1.617>1.5，滿足規(guī)范要求。

（2）整體滑動穩(wěn)定性

整體滑動穩(wěn)定性計算方法采用瑞典條分法，應力狀態(tài)采用總應力法。雙排樁整體穩(wěn)定設計安全系數(shù)Ks=2.141>1.25，滿足規(guī)范要求。

三、施工及監(jiān)測結果

圖1 雙排樁擋墻設計剖面圖

圖2 雙排樁結構內(nèi)力計算成果圖

雙排樁施工工序為：前排樁成孔與澆筑→后排樁成孔與澆筑→樁頂連梁施工→樁前土方開挖→臨水側樁前鋼筋混凝土面板施工?？紤]到工程工期緊，施工采用高效、環(huán)保的旋挖鉆機泥漿護壁成孔，以確保成樁質(zhì)量。

為保證施工過程中電力桿塔及基坑的安全，在樁頂連梁布置3個測點，對基坑土方開挖及樁前鋼筋混凝土面板施工過程中樁頂變形進行觀測。墻頂變形主要發(fā)生土方開挖過程中、攔污閘底板施工前，墻頂位移變化較快，底板澆筑后墻頂水平位移逐漸趨于穩(wěn)定，與深層水平位移結果相一致，墻頂水平位移較小，均控制在50mm以內(nèi)。

該翼墻自2016年3月建成以來，未發(fā)生沉降、傾斜、開裂等變形，運行效果良好，得到各方的好評。

四、結論

（1）雙排樁結構變形小，整體自穩(wěn)性好，同時基坑內(nèi)無需設置內(nèi)支撐，施工便捷，尤其對于土方開挖。

（2）建成以來，墻體平順完整，無裂紋，擋墻變形微小，狀態(tài)良好，證明設計和施工是成功的。

（3）該工程采用雙排樁擋墻結構，有效地對周邊建筑進行了保護，并且將臨時性的基坑圍護結構與永久性結構進行了有機結合，是一種值得推廣的結構型式