預制拼接H形圍護樁在深厚砂性地層中的應用

周玉石

1. 上海城地建設股份有限公司 上海 200062；2. 上海城地巖土設計有限公司 上海 200062

上海2層地下室的基坑通常采用鉆孔灌注樁結(jié)合外圍水泥土攪拌樁止水帷幕作為圍護結(jié)構(gòu)[1]。但在深厚砂性土層中，泥漿護壁式鉆孔灌注樁通常存在混凝土超灌、串孔、鋼筋外露等問題，為此，本文提出采用在五軸水泥土攪拌樁中植入預制拼接H形圍護樁作為豎向受力體系，并在砂性土層較厚的長風地區(qū)2層地下室車庫施工中進行了應用[2-5]。

1 預制拼接H形圍護樁

在基坑圍護結(jié)構(gòu)中采用預制裝配式結(jié)構(gòu)，不僅產(chǎn)品質(zhì)量有保障，還可簡化現(xiàn)場作業(yè)，減少施工噪聲、振動、泥漿等環(huán)境污染。預制混凝土圍護樁具有樁身質(zhì)量好、施工速度快、樁身檢測方便、可工廠化生產(chǎn)、一次性投入、無回收費用等優(yōu)點。但預制混凝土圍護樁工廠化制作，樁長為標準化長度，在基坑支護工程中需要進行接樁。筆者根據(jù)工程實際需求，設計了翼緣L形鋼板-鋼連接板-高強螺栓的接頭形式（圖1、圖2）連接預應力混凝土預制H形樁端，較好地解決了生產(chǎn)、運輸環(huán)節(jié)中樁長的限制問題。

2 工程實例

2.1 工程概況

圖1 預制拼接H形圍護樁截面

圖2 預制拼接H形圍護樁接頭構(gòu)造

擬建項目位于上海市普陀區(qū)，工程建筑主要包括3幢15～18層甲級辦公樓、1～3層商業(yè)裙房。整個地塊下設2層地下室。整體工程分為A、B區(qū)進行施工（圖3），A區(qū)基坑開挖面積為8 510 m2，B區(qū)基坑開挖面積為22 513 m2。

參考勘察報告及周邊道路標高，擬建場地總體地勢較平坦，一般區(qū)域開挖深度10.7 m，主樓區(qū)開挖深度11.2（11.4） m，局部降板區(qū)開挖深度11.3～13.8 m。

2.2 工程地質(zhì)及水文條件

2.2.1 土層分布

擬建地區(qū)地層在勘察深度范圍內(nèi)主要可劃分以下幾層：①雜填土、②1黏質(zhì)粉土、②3砂質(zhì)粉土、④黏土、⑤1粉質(zhì)黏土、⑤3-1粉質(zhì)黏土夾薄層黏質(zhì)粉土、⑤3-2粉質(zhì)黏土夾薄層黏質(zhì)粉土、⑤4黏質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土、⑥粉質(zhì)黏土、⑦1粉砂。

圖3 基坑分區(qū)示意

2.2.2 潛水及承壓水

本場地淺部地下水屬潛水類型，主要補給來源為大氣降水、地表徑流。潛水位埋深隨季節(jié)、氣候等因素而有所變化。上海市年平均高水位埋深為地表面下0.5 m，設計按照不利原則選擇地下水位埋深。場地中存在第⑦層承壓含水層，承壓水水頭埋深3～12 m，設計計算按3.0 m考慮。

2.3 圍護選型

A、B分區(qū)間分隔樁原設計采用φ800 mm@1 000 mm鉆孔灌注樁，灌注樁有效長度20.0 m；鉆孔灌注樁內(nèi)、外均采用φ800 mm@500 mm五軸水泥土攪拌樁作為止水帷幕，樁長分別為7.9 m及16.65 m（圖4）。

圖4 分隔墻原鉆孔灌注樁設計方案

考慮分隔墻兩側(cè)均采用五軸水泥土攪拌樁進行止水造價偏高，最終實施時采用φ1 000 mm@600 mm五軸水泥土攪拌樁內(nèi)插H850 mm×400 mm×180 mm×140 mm（B型）預制構(gòu)件，插二跳一（間距900 mm），板樁長度21.0 m的圍護方案（圖5）。

3 結(jié)語

實踐證明，上海地區(qū)典型深厚砂性土地層中選用強制攪拌五軸水泥土攪拌樁內(nèi)植入H形預制拼接式圍護樁的圍護形式是切實可行的（圖6、圖7）。

圖5 分隔墻預制拼接H形板樁設計方案

圖6 基坑開挖到第2道支撐時2種圍護結(jié)構(gòu)

圖7 基坑開挖到底拆除第2道支撐最不利工況

與鉆孔灌注樁加水泥土攪拌樁止水帷幕的圍護形式相比，該圍護形式具有以下優(yōu)點：

1）造價降低10%～15%。預制拼接H形圍護樁選用強度1 420 MPa的PC鋼棒作為受力主筋，混凝土強度增加至C50。

2）樁材工廠生產(chǎn)，質(zhì)量有保證，進一步簡化了現(xiàn)場施工控制的環(huán)節(jié)，也合理地避免了工藝受地層情況的影響。