咬合樁支護(hù)體系在河流階地深基坑工程中的應(yīng)用

周亞輝 祁生旺 張鵬 張立

（1甘肅建總置業(yè)發(fā)展有限公司，甘肅 蘭州 730050；2甘肅建投科技研發(fā)有限公司，甘肅蘭州 730050）

0 引言

基坑工程是建（構(gòu)）筑物地基基礎(chǔ)建設(shè)過程中的重要環(huán)節(jié)，是一門傳統(tǒng)學(xué)科。隨著城市建設(shè)發(fā)展和材料技術(shù)、結(jié)構(gòu)技術(shù)、巖土技術(shù)的提高，現(xiàn)代基坑工程煥發(fā)了新的活力[1-2]。

甘肅省基礎(chǔ)設(shè)施正在完善，伴隨機遇的還有諸多問題和挑戰(zhàn)，如建設(shè)用地日益緊缺，地鐵工程、超高層建筑不斷增多，周邊環(huán)境、地層條件、水文環(huán)境愈發(fā)復(fù)雜，對基坑工程的設(shè)計、實施、工藝等提出了更高的要求[3-4]。

相對于其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)，咬合樁目前多用于軟土地層且地下水豐富的地區(qū)，對于西部非飽和土復(fù)合地層鉆孔咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)的受力變形特性、方案設(shè)計優(yōu)化、適用性的研究較少[5-6]。本文以實際工程為依托，從地質(zhì)條件、基坑周邊環(huán)境等方面研究咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)特征、工作機制、適用性及經(jīng)濟(jì)性等，優(yōu)化支護(hù)方案，為類似地質(zhì)條件下的基坑支護(hù)設(shè)計與實施提供參考。

1 工程概況

該工程為綜合發(fā)展項目，位于隴東南某河段Ⅰ級階地，其建筑功能包括辦公、酒店、商業(yè)、住宅等，總建筑面積約85123.22m2。

基坑?xùn)|西長約150m，南北寬約100m，開挖深度為13.75～15.25m，面積約18495m2?；又苓吘鶠槌鞘兄?、次道路（寬度16～24m），其中東、西、南三側(cè)的道路距離基坑開挖邊界約4.0～5.0m，基坑開挖對周邊道路及管線的影響很大。見圖1。

圖1 基坑周邊環(huán)境及平面布置圖

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)條件

該基坑場地內(nèi)從上到下主要地層有：①雜填土（層厚1.0～3.3m）；②黃土狀粉質(zhì)粘土（層厚0.5～7.0m）；③圓礫（層厚1.0～5.2m）；④卵石（層厚2.5～6.1m）；⑤第三系強風(fēng)化泥巖。各層土主要設(shè)計參數(shù)如表1所示。

表1 各地層主要基坑設(shè)計參數(shù)

2.2 水文地質(zhì)條件

該工程場地地下水埋深8.9～9.6m，賦存于黃土狀粉質(zhì)粘土層底部及卵石層中，主要受地下徑流和河段側(cè)向滲流補給。根據(jù)勘察報告，場地地下水位年變化幅度一般為1～2m。場地卵石層滲透系數(shù)為50m/d，圓礫層滲透系數(shù)為20m/d。

3 支護(hù)方案分析

根據(jù)JGJ 120-2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》，該基坑工程復(fù)雜程度劃分為復(fù)雜，基坑安全等級為一級，重要性系數(shù)γ0=1.1?；又苓吇詈奢d按15～20kPa計算，考慮基坑周邊臨時停靠車輛，荷載按35～45kPa計算。該工程咬合樁基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計的難點是保證咬合樁中鋼筋混凝土樁與素混凝土樁的相互作用，確定好樁與樁之間的搭接深度，同時需對錨索的水平、豎向間距以及施工期間的防排水措施進(jìn)行合理規(guī)劃。

由于該工程場地位于河流階地，地下水補給豐富，周邊環(huán)境較為復(fù)雜，對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制的要求較高，需要采取支護(hù)和截水措施，經(jīng)過對現(xiàn)有基坑支護(hù)形式對比分析，決定采用“咬合樁+預(yù)應(yīng)力錨索”的方式進(jìn)行支護(hù)。咬合樁采用鋼筋混凝土樁與素混凝土樁搭配的方式，鋼筋混凝土樁主要起支擋坑壁土體的作用，素混凝土樁與鋼筋混凝土樁咬合形成止水帷幕，達(dá)到截水效果。咬合樁平面示意如圖2所示。

圖2 咬合樁平面示意

該基坑工程方案設(shè)計主要有基礎(chǔ)施工空間、止水樁、支護(hù)樁、預(yù)應(yīng)力錨索、降排水5個部分。

3.1 基礎(chǔ)施工空間

根據(jù)基坑周邊環(huán)境、紅線位置及建筑基礎(chǔ)平面圖，考慮到基坑底部明溝排水及施工空間，基坑內(nèi)邊線自剪力墻外邊線外延1.60～1.70m。

3.2 止水樁設(shè)計

該基坑工程設(shè)置止水樁495根，止水樁樁徑均為800mm，樁間均咬合200mm以上，樁身混凝土強度等級為C15，依據(jù)現(xiàn)場試樁情況選擇添加緩凝劑。局部拐點處咬合根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整。

3.3 支護(hù)樁設(shè)計

沿基坑周邊共布置支護(hù)樁165根，樁徑均為1000mm，樁身采用C30混凝土，鋼筋保護(hù)層為50mm；鋼筋籠主筋采用通長均勻配筋，主筋型號為HRB400φ25；鋼筋籠箍筋采用等間距配置，箍筋型號為HPB300φ10@150mm，每隔2000mm設(shè)置一道加強箍筋，鋼筋型號為HRB400φ16。樁頂冠梁截面尺寸為1000mm×500mm（寬×高），混凝土強度等級為C30，鋼筋保護(hù)層50mm，冠梁主筋均采用HRB400φ16，箍筋采用等間距設(shè)置，冠梁頂部設(shè)置護(hù)欄。典型支護(hù)樁剖面受力計算見圖3。

圖3 支護(hù)樁受力計算

3.4 預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計

支護(hù)樁樁間設(shè)置2～4排預(yù)應(yīng)力錨索，與水平面夾角（10°～18°），預(yù)應(yīng)力錨索采用3根直徑15.2mm的鋼絞線，桿體自由段每隔2.0m、錨固段每隔1.0m設(shè)置一道對中支架。

預(yù)應(yīng)力錨索(桿)錨固在卵石或泥巖層中，成孔孔徑為150mm，采用二次注漿工藝，注漿漿液水灰比為0.5～0.55，水泥選用42.5等級水泥，強度≥M20。

3.5 降排水

1）坑頂防排水?；禹敳吭O(shè)置寬120mm、高300mm的磚擋水墻，在擋水墻外側(cè)設(shè)置疏排水溝，確保坡頂排水通暢，溝外1.5m地面采取硬化措施。

2）開挖過程明排降水。基坑土方開挖過程中，明排降水采取在坑底設(shè)置簡易排水明溝及集水井的方式；基坑內(nèi)設(shè)置8口疏干井，降水深度為基坑底面下3.0m。

4 結(jié)果分析

該工程基坑從開挖到回填的監(jiān)測結(jié)果顯示，支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移、豎向位移及周邊道路沉降均滿足GB 50497-2019《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》要求，整個施工過程中地下水位得到了很好控制，證明在西北地區(qū)河流階地采用咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為基坑的支護(hù)和止水措施是可靠的。

5 結(jié)論

本文以實際工程為依托，對工程設(shè)計方案及應(yīng)用效果進(jìn)行了分析，形成以下結(jié)論：1）通過實際工程應(yīng)用，驗證了咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)在西北地區(qū)河流階地深基坑工程中的適用性。2）咬合樁基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計的難點是保證咬合樁中鋼筋混凝土樁與素混凝土樁的相互作用，確定好樁與樁之間的搭接深度，同時需對錨索的水平、豎向間距以及基坑施工期間的防排水措施進(jìn)行合理規(guī)劃。