灌注樁式板樁墻加錨索支護方案在排沙排澇站中的應(yīng)用

謝建華

（惠州市惠城區(qū)水利資源開發(fā)建設(shè)中心，廣東 惠州 516000）

1 工程概況

排沙排澇站位于惠州市惠城區(qū)橫瀝鎮(zhèn)東江堤圍，主要功能是排除橫瀝圍內(nèi)筷子堤倉澇水，以及藍村倉藍村排澇站和馬坌倉排沙老站排澇不達標準部分的澇水。排澇標準為澇區(qū)10年一遇最大24 h暴雨，內(nèi)澇水位1 d排至城鎮(zhèn)及菜地最低點高程以下，澇水總量3 d排干。設(shè)計裝機容量為4 000 kW，排澇流量為46.80 m3/s，設(shè)計揚程為5.28 m。泵站工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型，主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級。

排沙排澇站進水渠邊坡有一處民房，由于該處民房無法征收，常規(guī)擋土墻設(shè)計無法施工，擬采用灌注樁板樁墻進行邊坡處理，可達到不征用民房的目的。

2 工程地質(zhì)與支護

2.1 工程地質(zhì)

在鉆探深度范圍內(nèi)，地基巖土層自上而下為人工填筑土（Qml）和第四系沖積層（Qal）等，未揭露下伏基巖，按成因時代、巖土分布和結(jié)構(gòu)特征分述如下：

人工填土層：褐黃色，濕，可塑狀，主要由粘性土填筑而成，含有少量碎石土，粘著性較好，地表淺層含有植物根系，厚1.4 m。

第四系沖積沉積層：（1）粉質(zhì)粘土，呈淺黃色，飽和，主要由粉粒和粘粒組成，粘著性較好，干強度較高，多呈可塑狀，塑性、韌性均較高，屬中高壓縮性土，中下部含有粉細砂粒。厚14.5 m。（2）卵石，褐黃色，飽水，中密～密實狀，以卵石為主，隙間充填中粗砂，無膠結(jié)，分選性一般，磨圓度較好，呈亞圓狀～圓狀，主要礦物成份為石英。厚5.1 m。

2.2 邊坡支護方案

排澇站進水渠段，右岸邊坡為直立式擋土，高度8.15 m，平面位置距墻10 m處有一棟2層民房。

對于這類直立式擋土，常規(guī)做法是采用扶壁式擋土墻結(jié)構(gòu)，經(jīng)計算擋土墻底板寬需7 m，底板外邊線距民房僅3 m左右，8.15 m高的擋土無法進行放坡開挖，需對該處民房進行拆除。由于該處民房征地困難，無法進行拆除，因此考慮采用灌注樁式板樁墻結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可由機械直接在地面鉆孔，安裝鋼筋，灌注混凝土成樁，再由墻頂開挖至設(shè)計墻底高程，不涉及邊坡開挖問題，可以解決民房無法征用的問題。

3 支護方案

泵站進水渠右岸采用C30混凝土灌注樁式板樁墻加錨索支護，灌注樁直徑1.2 m，樁中心距1.5 m；樁頂以下2 m設(shè)置第1排預應(yīng)力錨索，第1排錨索以下3 m設(shè)置第2排預應(yīng)力錨索，錨索豎向間距3.0 m，水平間距為1.5 m。板樁墻臨水面，采用0.2 m厚C30混凝土面板，灌注樁樁頂采用1.0 m厚冠梁封頂。

考慮到泵站進水渠右岸現(xiàn)狀居民房屋，進水渠右岸選用灌注樁支護方案，設(shè)計墻高為8.15 m。對灌注樁樁徑、樁長、間距以及錨桿長度進行比選計算。具體計算如下：

3.1 計算工況

主要計算板樁式擋土墻樁基嵌固段頂端位移，整體抗滑穩(wěn)定及樁板墻抗傾覆穩(wěn)定，其中整體抗滑穩(wěn)定采用有效應(yīng)力的瑞典條分法。

根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330-2013）中13.2.9條款，樁基嵌固段頂端地面處的水平位移不宜大于10 mm。

（1）擋墻的荷載

墻體結(jié)構(gòu)自重、靜水壓力、揚壓力、水重力、土壓力、填土。

（2）荷載組合

板樁墻后為設(shè)計水位（14.50 m），墻前無水（10.75 m），荷載為墻體結(jié)構(gòu)自重（G1=230.32 kN）、土壓力（169.01 kN）、地面分布荷載（距墻頂5 m取10 kN/m）、靜水壓力（105.46 kN）、錨索軸向拉力（第1排150 kN，第2排200 kN）。

3.2 計算過程

主要計算灌注樁板樁墻的樁頂位移，整體抗滑穩(wěn)定及板樁抗傾覆穩(wěn)定，其中整體抗滑穩(wěn)定采用有效應(yīng)力的瑞典條分法，計算軟件采用《理正深基坑7.0PB3》。計算簡圖見圖1。

圖1 灌注樁式板樁墻計算簡圖（單位：m）

（1）樁頂位移

由計算結(jié)果可知，嵌固端位移9.03 mm＜10 mm，滿足規(guī)范要求，板樁內(nèi)力及位移包絡(luò)圖見圖2。

圖2 板樁內(nèi)力及位移包絡(luò)圖

（2）整體穩(wěn)定安全系數(shù)

由計算結(jié)果可知，滑裂面數(shù)據(jù)整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=2.83＞1.15，滿足規(guī)范要求。

（3）抗傾覆安全系數(shù)

抗傾覆安全系數(shù)Ks：

式中：Mp——被動土壓力及支點力對樁底的彎矩；對于錨桿或錨索，支點力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值：

Ma——主動土壓力對樁底的傾覆彎矩。

經(jīng)計算，Ks=3.95＞1.20，滿足規(guī)范要求。

（4）地面沉降

經(jīng)計算，本工程樁頂?shù)孛娉两底畲笾禐?9 mm，小于規(guī)范允許值30 mm，滿足要求。

由上述計算結(jié)果可知，灌注樁選用樁徑1.20 m、樁長17.00 m，間距1.50 m，采用雙排錨索，錨索橫向間距1.50 m，縱向間距3.00 m，滿足要求。

4 施工要點

4.1 灌注樁成孔

由于離民房較近，應(yīng)選用震動較小的旋挖灌注樁，避免采用沖孔灌注樁。樁成型后須清除孔底沉渣，清孔后沉渣厚度不得大于0.1 m，并應(yīng)立即進行混凝土澆筑。旋挖樁泥渣應(yīng)泥水分離后，再及時運走，孔口四周2 m范圍內(nèi)不得堆放淤泥等雜物。旋挖樁分二序隔樁施工，在第一序混凝土達到70%的設(shè)計強度后，方可第二序成孔施工。

4.2 混凝土澆灌

采用導管灌注水下混凝土，導管的構(gòu)造和使用以及灌注水下混凝土的施工要領(lǐng)，按現(xiàn)行規(guī)范和規(guī)程處理。為確保水下混凝土的質(zhì)量，向?qū)Ч芄嘧⑺禄炷習r建議采用混凝土輸送泵?；炷翝仓r，導管必須埋入混凝土里面2～3 m，混凝土實際澆筑樁頂高程應(yīng)高于設(shè)計樁頂標高0.5 m。

4.3 基坑開挖注意事項

（1）基坑應(yīng)分段分層開挖，不可超挖或少挖。

（2）基坑開挖施工時，基坑周邊2 m范圍內(nèi)嚴禁堆載。

4.4 應(yīng)急預案

施工時，施工單位應(yīng)在現(xiàn)場準備一些砂包和反壓土料，以及基坑加固處理的鋼材、水泥等。若出現(xiàn)異常情況，采取的相應(yīng)應(yīng)急方案如下：

（1）可通過水泥攪拌樁、松木樁、鋼板樁等一些措施來提高土體的抗剪強度。

（2）當基坑發(fā)生整體或局部土體滑塌失穩(wěn)時，應(yīng)在基坑頂卸載、在坡腳用砂包反壓，或在基坑內(nèi)側(cè)土打入短樁，及時降低地下水位，加強地表排水。

（3）當基坑的止水帷幕出現(xiàn)漏水，坑內(nèi)降水開挖造成坑周邊地面沉降時，應(yīng)立即停止施工開挖，及時堵漏補修或重新設(shè)置止水帷幕，并加強變形觀測。

（4）當有錨索的樁身發(fā)生較大的內(nèi)凸變位時，應(yīng)在坡頂卸載，在樁根部用砂包反壓，并可適當補設(shè)錨索，嚴防錨索系統(tǒng)失效。

4.5 基坑監(jiān)測

工程施工過程中及完工后，需對樁頂、現(xiàn)狀民房進行位移、沉降監(jiān)測?；颖O(jiān)測要求如下：

（1）基坑支護結(jié)構(gòu)最大水平位移控制值為30 mm，位移預警值為24 mm，豎向沉降控制值為20 mm，豎向沉降報警值為16 mm。變形速率報警值為：基坑開挖期間每天變形速率大于3 mm/d。錨索的預警值取內(nèi)力設(shè)計值的80%。土方開挖時每三天觀測一次，遇大雨后加密監(jiān)測。

（2）對于基坑周邊的位移、圍護結(jié)構(gòu)的測斜：當水平位移達到30 mm，地面沉降達到30 mm或24 h內(nèi)位移超過5 mm時，應(yīng)及時通知有關(guān)部門采取處理措施。

5 結(jié)論

工程建成后，通過現(xiàn)場檢測，實際監(jiān)測樁頂水平位移為7 mm、地面沉降為12 mm，民房水平位移為4 mm，地面沉降為6 mm。均符合規(guī)范要求，滿足設(shè)計使用要求。工程實施有效地保護了周邊房屋，施工后的邊坡變形結(jié)果符合工程要求，施工效果良好，表明該邊坡支護設(shè)計方案設(shè)計合理，有效避免了對周邊房屋的影響。