預應力復合攪拌樁墻在基坑圍護工程中的應用

■ 張 勇 Zhang Yong

1 工程概況

1.1 工程規(guī)模

上海浦東陸家嘴地區(qū)某小區(qū)由四幢高層住宅組成，總建筑面積14.5萬m2。其中A幢為超高層住宅，地下1層，地面共39層，層高3m，總高達119m，建筑面積25 400m2（含地下650m2），剪力墻結構形式，基礎埋深5.5m。

A幢超高層基坑西側距市政重點雨水泵站僅13m。該雨水泵站主要服務于陸家嘴地區(qū)的雨水排放，泵房主機深度達14m。必須嚴格控制位移，確保雨水泵站正常運行(圖1)。

1.2 地質情況

由工程地質勘探報告得場地各土層物理力學指標(表1)可知，地下水位標高為-0.5m。

2 基坑圍護方案的確定

由于雨水泵站為沉井結構，距離基坑開挖最短直線距離為13m，故基坑圍護開挖方案不但需要考慮土體側向力作用于擋土墻引起位移，同時，必須考慮施工開挖過程中降水對其影響，保證支護方案的止水效果，滿足設計要求，以將圍護結構位移及沉降指標控制在最小范圍內，不至于影響市政泵站的正常使用。

根據施工經驗，在狹小場地進行建筑基坑支護通常有：灌注樁排樁、水泥土攪拌樁、地下連續(xù)墻及各種組合等方式，本項目主要比較以下三種方案(表2)。

地下連續(xù)墻方案性能優(yōu)越，但造價昂貴；懸臂灌注樁,套打水泥土攪拌樁止水帷幕方案,現場工作面狹窄,打樁機無法施工,而且造價較高；若單純采用水泥土攪拌樁擋土方案,雖然成本較低，其重力壩寬度遠遠滿足不了基坑邊線距雨水泵站東側距離要求。

表1 基坑圍護設計參數表

表2 施工方案特點比較表

在保證圍護符合市政要求的同時，為了能進一步的降低造價成本，邀請同濟大學李國豪-林同炎土建工程咨詢有限工程對水泥土攪拌樁擋土方案進行優(yōu)化，經多方案的可行性及經濟性對比，最終確定采用預應力復合攪拌樁墻方案。

3 設計施工要點

3.1 圍護安全性驗算

雨水泵站保護工程擬采用復合型重力式（深層攪拌樁）擋土墻加預應力抗彎構造結構。深層攪拌樁墻厚3.7m，牽涉開挖深度為5.5m，樁長12m，抗彎拉錨長18m，樁頂標高為0m，計算時考慮地面超載10kPa，基坑在-1m標高處設一道支撐，剛度為25MN/m2，預加軸力10kN/m。根據地質條件及計算參數建模驗算，驗算結果見表3。

根據同濟啟明星軟件計算其最大位移為9.5mm，滿足要求。

3.2 攪拌樁布置及施工工藝要點

(1)基坑圍護靠近泵站側，施打7排攪拌樁,樁徑700mm,其中第2、4、6排攪拌樁間隔跳打；并兩端及中間內側加打7排攪拌樁加固（圖2）。

(2)圍護的兩端頭設置（單排攪拌樁）喇叭口型延伸段，起到帷幕的作用，確保坑內降水對帷幕外的雨水泵站不造成影響。圍護完成后,在挖土前2周開始預降水,降水效果良好。

(3)深層攪拌樁圓心均插長2.0m，Φ 12鋼筋，并與250mm厚鋼筋混凝土壓頂的鋼筋網片連成一體，以確?？箯澙^、鋼筋混凝土壓頂及深層攪拌樁共同作用(圖3)。

(4)預應力孔施工采用工程地質鉆機成孔，孔徑不小于130mm，鉆孔采用清水或泥漿護壁，孔深18m。成孔后將抗彎拉錨居中插入孔內并插到孔底。先于孔內填入碎石，然后進行二次注漿，注漿壓力控制在0.3～0.5MPa。

(5)鉆孔注漿及鋼筋混凝土壓頂施工結束后，進行抗彎拉錨張拉。工程張拉值應大于180kN，并于180kN鎖定。

4 圍護方案施工效果及經濟性對比

表3 攪拌樁圍護結構安全性驗算表

由于針對場地地質特性和環(huán)境條件，采取了一系列的支護、降水措施，基坑開挖取得了良好的效果。

土方開挖后，攪拌樁表面均較圓滑，沒出現塌孔現象，樁垂直度良好，無明顯夾泥現象?；拥撞扛稍?，側壁樁與樁之間只有少量滲水，說明止水帷幕的作用已經達到。

監(jiān)測結果顯示，當基坑開挖結束后，整個基坑所有觀測點的變形值趨于穩(wěn)定，其最大側向位移量6mm，未超過本工程的設計極限位移量（9.5mm），基坑周圍道路最大沉降為3mm，雨水泵站運轉正常，基坑及周邊環(huán)境處于安全、穩(wěn)定的狀態(tài)。而施工進度則比原計劃提前25d。

和鉆孔灌注樁與深層攪拌樁組合方案相比，預應力復合攪拌樁墻方案優(yōu)化取消了鉆孔灌注樁、基坑內鋼支撐、圍檁、地梁；基坑開挖由兩次挖土改變?yōu)橐淮瓮瓿伞２捎妙A應力復合攪拌樁墻施工技術，在確保圍護效果的同時工程總造價降低30%。

5 結論和體會

該基坑工程采用預應力復合水泥攪拌樁墻支護結構方案,達到苛刻預期施工要求，同時為減少投資及工程早日完成投入使用創(chuàng)造了條件，這充分體現出預應力復合深層攪拌樁支護是一種經濟、實用、行之有效的施工技術，值得大力推廣。