咬合樁+錨索在貴陽河濱再生水廠深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

盧亞杰 尹鼎為 王杰 李強(qiáng)

摘 要：貴陽河濱再生水廠深基坑支護(hù)工程采用咬合樁+錨索支護(hù)，支護(hù)方案經(jīng)濟(jì)合理。研究表明，基坑支護(hù)方案應(yīng)結(jié)合使用功能、周邊環(huán)境、施工可行性和經(jīng)濟(jì)性等因素，綜合確定;咬合樁采用柔性交接，擋土止水效果明顯;錨索對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形控制效果明顯。這對(duì)類似工程項(xiàng)目有一定的參考和指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：咬合樁;深基坑;錨索;監(jiān)測

中圖分類號(hào)：TU753文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）14-0049-03

Abstract： The supporting project of the deep foundation pit of the Guiyang Binhe Reclaimed Water Plant adopts occlusal piles and anchor cables， and the supporting scheme is economical and reasonable. Studies have shown that the foundation pit support plan should be comprehensively determined in combination with factors such as use function， surrounding environment， construction feasibility and economic efficiency; the occlusal pile adopts flexible transfer， and the effect of soil retaining and water stopping is obvious; the anchor cable has an obvious effect on the deformation control of the supporting structure. This has certain reference and guiding significance for similar projects.

Keywords： occlusal pile;deep foundation pit;anchor cable;monitoring

隨著城市建設(shè)用地的日益緊張，建筑物向地下空間發(fā)展成為一大趨勢，基坑工程顯得日益重要。這對(duì)深基坑開挖設(shè)計(jì)和施工提出了更高要求。大量工程實(shí)踐證明，深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)既要保證施工過程中的安全，又要控制結(jié)構(gòu)及周圍土體的變形，以保證周圍建筑和地下管線的安全[1]。貴陽河濱再生水廠采用地下式結(jié)構(gòu)，除必要通風(fēng)口及逃生出口，各處理構(gòu)筑物和輔助建筑物緊湊地建設(shè)在地下車間內(nèi)。施工期間，土石方開挖面臨深基坑支護(hù)、止水、控制變形及工期緊迫等多重難題。為合理解決這些工程問題，貴陽河濱再生水廠深基坑支護(hù)工程采用咬合樁+錨索支護(hù)形式，并對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測。結(jié)果表明，該支護(hù)方式在止水、控制變形、有效壓縮土石方和開挖工期等方面效果明顯，對(duì)類似工程項(xiàng)目有一定的參考和指導(dǎo)意義。

1 工程概況

河濱再生水廠位于貴陽市南明區(qū)河濱公園內(nèi)，項(xiàng)目南側(cè)約10 m為南明河，西側(cè)約30 m為擬建人民大道，東側(cè)約150 m為在建軌道交通1號(hào)線，周邊工程環(huán)境條件復(fù)雜。項(xiàng)目占地平面呈近似長方形展布，東西向長約為260 m，南北向長約為75 m，占地約18 500 m2。再生水廠為全地下式，設(shè)計(jì)處理量為5萬t/d。其采用整體板式基礎(chǔ)，基坑開挖底標(biāo)高為1 038.15 m，開挖后將形成深達(dá)17 m的基坑，實(shí)測河面標(biāo)高為1 050.50～1 051.00 m，基坑邊坡安全等級(jí)為一級(jí)，使用年限小于1年，其為臨時(shí)性邊坡。項(xiàng)目平面布置如圖1所示。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

項(xiàng)目處于溶蝕中低山及貴陽溶蝕盆地北側(cè)、貴陽向斜北部揚(yáng)起端西翼，其屬于貴陽構(gòu)造盆地中心區(qū)，位于貴陽市主城區(qū)核心區(qū)內(nèi)。原始地貌為南明河一級(jí)階地，受城市建設(shè)影響，現(xiàn)狀為公園內(nèi)部房屋及內(nèi)部道路，場地南側(cè)地勢比較平坦，北側(cè)為原始地貌，地勢北高南低，場地標(biāo)高為1 071.00～1 054.00 m，相對(duì)高差達(dá)17 m。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

貴陽河濱再生水廠位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)黔北臺(tái)隆遵義斷拱之貴陽復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū)，其形成于燕山期，先期在近東西向主壓應(yīng)力及自東至西單向主壓應(yīng)力作用下，形成近南北向、東翼倒轉(zhuǎn)、西翼平緩的卷曲狀褶皺——貴陽向斜，該向斜長軸呈北南向延伸，場地位于向斜軸部西側(cè)。

2.3 巖土構(gòu)成

場區(qū)覆蓋層主要為雜填土、紅黏土、卵石層及三疊系中統(tǒng)松子坎組二段泥質(zhì)白云巖，巖層呈單斜產(chǎn)出，產(chǎn)狀為93°∠30°。場區(qū)主要發(fā)育兩組節(jié)理裂隙。一是J1，產(chǎn)狀為295°∠70°，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，結(jié)合一般;二是J2，產(chǎn)狀為356°∠58°，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，結(jié)合一般。

2.3.1 填土。填土由黏土、碎塊石、生活垃圾組成，均勻性差，結(jié)構(gòu)稍密，平均厚度約為1.7 m。

2.3.2 紅黏土。紅黏土呈褐黃色和可塑狀，切面較為光滑，平均厚度約為2.9 m。

2.3.3 卵石。卵石由砂土和卵石組成，平均粒徑約為80 mm，呈圓形、亞圓形，結(jié)構(gòu)稍密，厚度不均。

2.3.4 中風(fēng)化泥質(zhì)白云巖。中風(fēng)化泥質(zhì)白云巖呈灰色至灰白色，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，巖芯多呈塊狀、砂狀。巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度[frk]=33.602 MPa，其為較硬巖，巖體基本質(zhì)量級(jí)別為Ⅳ級(jí)，邊坡巖體類型為Ⅲ類。

2.4 巖土參數(shù)

根據(jù)勘察資料，選取巖土參數(shù)，如表1所示。主要巖土參數(shù)有五項(xiàng)。一是重力密度（[γ]）;二是內(nèi)摩擦角（[φ]）;三是黏聚力（c）;四是天然地基承載力（[fak]）;五是巖石與錨固體粘接強(qiáng)度（[frbk]）。

2.5 水文條件

南明河由西向東通過場區(qū)南側(cè)，距離場區(qū)約10 m，河面寬約為60 m，河床坡度為2‰，洪水期流量約為500 L/s，工程區(qū)段南明河水位標(biāo)高為1 050.50 m，五十年一遇洪水位為1 053.00 m，百年一遇洪水位標(biāo)高為1 054.80 m。

3 工程難點(diǎn)及對(duì)策

3.1 工程難點(diǎn)

貴陽河濱再生水廠總土石方為43.2萬m3，土石比為2∶8，且工程處于中心城區(qū)，爆破土石方開挖受限，需要采用機(jī)械冷作開挖石方，工效慢、工期長?；由钸_(dá)17 m，基坑邊線距離南明河10 m，其需要在雨季施工，且基坑底標(biāo)高位于現(xiàn)狀河面以下12 m，深基坑支護(hù)需要確保邊坡穩(wěn)定性及止水，防止河水倒灌至基坑。河濱再生水廠總工期為1年，工期緊，任務(wù)重。

3.2 對(duì)策

根據(jù)工程特點(diǎn)及周邊工程環(huán)境條件，排除止水效果好，但施工難度大、工程費(fèi)用高的地下連續(xù)墻方案。為確保工程安全、工程進(jìn)度并兼顧工程投資，采用咬合樁+錨索支護(hù)，咬合樁進(jìn)行圍護(hù)、止水，樁身施加預(yù)應(yīng)力錨索控制變形、調(diào)整樁身內(nèi)力[2]。

樁采用[Φ]1.5 m@1.3 m套管咬合樁，咬合厚度為200 mm，采用“一葷一素”的布置形式，套管咬合樁素樁嵌入開挖底標(biāo)高以下2.0 m（若遇巖溶，應(yīng)予以穿越）;鋼筋混凝土樁嵌入開挖底標(biāo)高以下6 m;鋼筋混凝土樁樁頂下2.5 m設(shè)置第一排錨索，共計(jì)三排，間距為2.5 m。

3.3 鉆孔咬合樁施工技術(shù)

素樁采用超緩凝C20素混凝土澆筑，保證素樁混凝土在鋼筋混凝土樁成孔期間呈可以被挖除的狀態(tài)，以便后期樁的成孔。鋼筋混凝土樁施工期間，挖除樁間的土和部分素樁混凝土，形成與素樁咬合的狀態(tài)，保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁間沒有滲漏水，鋼筋混凝土樁施工完成的時(shí)間小于60 h（即素樁初凝前）[3]。

套管咬合樁的施工順序?yàn)椋浩秸麍龅?，測量放線，確定咬合樁施工坐標(biāo);進(jìn)行導(dǎo)墻施工;按兩期施工順序進(jìn)行咬合樁澆筑，一期澆筑素樁，二期澆筑鋼筋混凝土樁;套管咬合樁成孔設(shè)備就位后，必須保證平正、穩(wěn)固，以免在施工中發(fā)生傾斜、移動(dòng)。為準(zhǔn)確控制成孔深度，在樁架或樁管上應(yīng)設(shè)置控制深度的標(biāo)尺，以便在施工中進(jìn)行觀測記錄[4]。咬合樁施工工藝流程如圖2所示。

咬合樁的垂直施工誤差不得大于3/1 000，樁徑偏差不得大于50 mm，樁位允許偏差不得大于20 mm。在施工放線時(shí)，必須考慮套管咬合樁垂直施工誤差、水平施工誤差以及套管咬合樁允許的最大水平位移，合理進(jìn)行外放，以符合主體結(jié)構(gòu)限界、內(nèi)凈空尺寸和結(jié)構(gòu)內(nèi)襯墻厚度的要求。

樁身混凝土采用水下混凝土灌注法連續(xù)澆筑，樁頂超灌0.5 m，套管采用邊澆邊拔方式，待混凝土澆筑至樁頂，方可拔去，進(jìn)行下一根樁施工。

3.4 錨索施工技術(shù)

錨索采用[Φ]15.2 mm（1860級(jí)）鋼絞線，錨索孔徑為150 mm，鉆孔后澆筑M35水泥微膨脹砂漿。為保證錨索成孔質(zhì)量，土層部分宜采用套管跟進(jìn)。采用孔底壓力注漿、孔口補(bǔ)漿，保證漿液飽滿，漿液制作時(shí)加入專用錨索灌漿料，縮短錨索張拉工期。

4 監(jiān)測與分析

咬合樁+錨索支護(hù)形式在貴州省基坑支護(hù)工程中應(yīng)用較少，貴陽河濱再生水廠項(xiàng)目具有明顯的代表性?；又ёo(hù)施工時(shí)，對(duì)樁頂變形、地面及周邊建構(gòu)筑物進(jìn)行監(jiān)測，并與設(shè)計(jì)計(jì)算值進(jìn)行比較，掌控基坑使用安全性，對(duì)其支護(hù)形式進(jìn)行合理評(píng)價(jià)分析[5]。

4.1 監(jiān)測

監(jiān)測點(diǎn)按20 m間距布置，拐角及景觀橋梁處增設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測儀器采用精度較高的全站儀、水準(zhǔn)儀和測距儀。在樁施工完畢、基坑開挖前開始監(jiān)測，基坑開挖過程中每天監(jiān)測一次，開挖至基底標(biāo)高后，每周監(jiān)測一次，直至基坑回填。

監(jiān)測前后歷時(shí)10個(gè)月，其間未出現(xiàn)預(yù)警、險(xiǎn)情和工程事故，基坑未出現(xiàn)大面積滲水，咬合樁止水效果明顯。隨著基坑開挖深度的增大，樁頂變形增大，直至開挖至基底，變形趨于穩(wěn)定。樁頂最大水平位移為21.5 mm，地面最大沉降為12 mm，各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)平穩(wěn)。

4.2 分析

貴陽河濱再生水廠深基坑采用咬合樁+錨索支護(hù)，從支護(hù)效果來看，相較其他幾種常用支護(hù)形式，該支護(hù)形式有如下優(yōu)勢：咬合樁采用柔性交接，擋土止水效果明顯;采用預(yù)應(yīng)力錨索，有效控制樁頂位移，調(diào)節(jié)樁身受力，減小樁身截面及配筋;采用錨索灌漿料，3 d可進(jìn)行一、二級(jí)張拉，7 d可進(jìn)行鎖定，有效縮短錨索施工工期;與內(nèi)支撐支護(hù)相比，土石方作業(yè)空間不受限制，利于壓縮土石方工期;咬合樁比地下連續(xù)墻節(jié)省成本10%～15%，經(jīng)濟(jì)性較好。

基坑開挖完成后，樁頂水平位移實(shí)測值為21.5 mm，略小于計(jì)算值，實(shí)測與計(jì)算相吻合。

5 結(jié)語

本文以貴陽河濱再生水廠深基坑支護(hù)為例，根據(jù)工程特征，分析工程重點(diǎn)和難點(diǎn)，尋求合理的支護(hù)設(shè)計(jì)方案，最終確定選用止水效果好、易進(jìn)行變形控制的咬合樁+錨索支護(hù)方案。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，支護(hù)效果明顯，支護(hù)方案比較成功。實(shí)踐表明，基坑支護(hù)方案應(yīng)結(jié)合使用功能、周邊環(huán)境、施工可行性和經(jīng)濟(jì)性等因素，綜合確定，在確保安全可靠的前提下，兼顧施工可行性及經(jīng)濟(jì)性;應(yīng)嚴(yán)格遵循信息化施工、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)基本原則;根據(jù)邊坡開挖情況，及時(shí)調(diào)整支護(hù)方案;咬合樁采用柔性交接，擋土止水效果明顯;錨索對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的控制效果顯著;專用錨索灌漿料可有效提高錨固體早期強(qiáng)度，錨索施工周期大幅縮減，有利于縮短總工期;支護(hù)結(jié)構(gòu)變形隨開挖深度增加而增大，至基底標(biāo)高，變形趨于穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]益德清.深基坑支護(hù)工程實(shí)例[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1996：80-81.

[2]黃強(qiáng)，惠永寧.深基坑支護(hù)工程實(shí)例[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006：60.

[3]胡世山，朱川鄂，石教豪.鉆孔咬合樁在天津地鐵3號(hào)線華苑站中的應(yīng)用[J].土工基礎(chǔ)，2005（5）：35-38.

[4]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程：JGJ 120—2012[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[5]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范：GB 50330—2013[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.