賈 濤

(滄州水利勘測設(shè)計院， 河北 滄州 061000)

混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁在水工建筑物深基坑支護中的應(yīng)用

賈 濤

(滄州水利勘測設(shè)計院， 河北 滄州 061000)

混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁(PRC)除保留傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的力學(xué)性能外，還提高了傳統(tǒng)管樁的水平抗剪性能，可在水工建筑物深基坑支護中推廣應(yīng)用。該管樁采用錘擊式施工與預(yù)應(yīng)力錨索組成支護體系，支護效果良好，縮短了施工工期，節(jié)省了施工費用。可在同類工程中推廣應(yīng)用。

混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁； 深基坑支護； 泵站； 推廣應(yīng)用

1 前 言

近來隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展，土地資源日益緊缺，傳統(tǒng)水工建筑物深基坑多采用大開挖放坡的方式，其優(yōu)點是施工工藝簡單、安全性較高，缺點是開挖面較大、工程占地較多、對周邊建筑物及地埋管線容易造成影響。為確?；又車陌踩?、保障施工進度、減少占地，選擇技術(shù)可行、造價合理的支護方案成為重要的前提?；旌吓浣铑A(yù)應(yīng)力管樁(PRC)基坑支護技術(shù)作為一種多用于工業(yè)及民用建筑基坑支護的型式，具有環(huán)保降噪、結(jié)構(gòu)可靠、經(jīng)濟合理、施工安全、施工速度快的特點，同時，較傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力管樁，該型管樁除保留傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力管樁的性能外，在樁體內(nèi)加入了一定數(shù)量的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，提高了傳統(tǒng)管樁的水平抗剪性能，有效提高了基坑支護結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。

2 工程概況

大浪淀樞紐泵站位于河北省滄州市大浪淀水庫以南淀南排干渠首，該泵站是李家岸位山(潘莊)引黃連通工程中的重要節(jié)點性工程。該泵站設(shè)計引水流量12m3/s，主要建筑物包括站前清污閘、前池、泵房、出水池、泵站管理用房等，順?biāo)鞣较蛉L87m，站址處地下水埋深2.15～4.55m?；由疃确謩e為清污閘7.20m、泵室9.10m、出水池9.40m。由于站址處東北側(cè)100m緊鄰水庫大堤，南側(cè)河岸5m處為國道，為保證大堤安全及交通要求，該泵站基坑無法采用傳統(tǒng)的放坡開挖方式，在綜合考慮工程造價及工期要求的前提下，采用混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁(PRC)作為支護結(jié)構(gòu)主體。

3 工程地質(zhì)條件

勘探深度范圍內(nèi)揭露地層均為第四系松散沉積物，按其成因類型、巖性特征、分布埋藏條件和物理力學(xué)性質(zhì)劃分為11個主要工程地質(zhì)層，地基主要特性指標(biāo)見表1。

表1 地基土層物理力學(xué)指標(biāo)建議值

4 支護方案

4.1 支護總體布置

根據(jù)實際地形及周邊建筑物位置，泵站整體基坑支護布置型式分別如下：基坑南側(cè)、西側(cè)主泵房、安裝間、出水池部位緊鄰道路，場地受限，采用垂直開挖，樁錨支護；安裝間南北兩側(cè)有約7m放坡空間，采用復(fù)合土釘墻支護，設(shè)置前排樁和兩道預(yù)應(yīng)力錨桿，坑內(nèi)留土臺反壓處理；基坑北側(cè)出水池及基坑南側(cè)清污閘基坑場地較為寬裕，采用放坡開挖與支護防滑樁相結(jié)合的支護方式；北側(cè)出水池兩側(cè)緊鄰U形槽，場地受限，采用垂直開挖，樁錨支護；北側(cè)主泵房、安裝間、出水池部位場地較為寬裕，采用放坡開挖。場地地下水位埋深高于基底面，擬采用帷幕止水；東側(cè)淀淀南排干水深1.5m左右，施工前應(yīng)做臨時圍堰，防止明水涌入基坑內(nèi)部?；又ёo共分為8個拐點(即拐點A～拐點H)，共分為7段(見圖1)。

4.2 支護結(jié)構(gòu)選型

計算根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)時采用等剛度代換的原則，將PRC樁替換為相應(yīng)直徑的C30鉆孔灌注樁參與計算，得到彎矩設(shè)計值及剪力設(shè)計值后進行樁選型設(shè)計。PRC預(yù)制樁結(jié)構(gòu)型式見圖2，該工程所采用的預(yù)制管樁類型及力學(xué)性能見表2。

圖2 PRC樁配筋結(jié)構(gòu)

外徑D/mm型號壁厚t/mm預(yù)應(yīng)力筋中心所在圓直徑Dp/mm單節(jié)樁長L/m混凝土強度等級混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力σpc/MPa預(yù)應(yīng)力筋螺旋箍筋非預(yù)應(yīng)力筋抗裂彎矩Mcr/(kN·m)彎矩設(shè)計值M/(kN·m)抗剪承載力設(shè)計值Vu/kN抗裂剪力Q/kN700C110590≤15C8010.8720A12.6Ab620C12472780450497800B110690≤15C808.1524A10.7Ab624C12547899495552

4.3 支護結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.3.1 AB段、GH段、DE段

采用放坡和防滑支護樁相結(jié)合的支護型式。采用1∶2放坡，邊坡中部及頂部設(shè)平臺。排樁采用混合配筋預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PRC-I 700C110型)，樁長10.0m，樁間距1.2m。帽梁高度0.6m，寬度1.0m；支護樁后設(shè)φ600水泥土攪樁防滲墻，樁長11.0m；樁間土掛鋼板網(wǎng)片噴射50mm厚C20細(xì)石混凝土護面(見圖3)。

圖3 AB段、GH段、DE段基坑支護型剖面

4.3.2 BC段剖面

采用放坡型式。采用1∶2放坡，高程4.00m處設(shè)3m寬平臺。距離邊坡上口線1.5m處設(shè)φ600水泥土攪樁防滲墻，樁長11m。

4.3.3 CD段、EF段、FG段

采用樁錨結(jié)合的支護型式。排樁采用混合配筋預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PRC-I 800B110型)，樁長21m，樁間距1.2m。支護樁后設(shè)φ600水泥土攪樁防滲墻，樁長11m；樁間土掛鋼板網(wǎng)片噴射50mm厚C20細(xì)石混凝土護面。預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)置兩道，水平間距1.2m，錨索長28m，樁間土掛鋼板網(wǎng)片噴射50mm厚C20細(xì)石混凝土護面(見圖4)。

圖4 CD段、EF段、FG段基坑支護剖面

5 施工技術(shù)要求

5.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備、場地平整→測量放線→壓樁→第一步挖土→冠梁施工→分步分段挖土→樁間掛鋼筋網(wǎng)片噴射混凝土→錨索成孔、注漿→設(shè)置腰梁→錨索張拉→下一步挖土→基坑監(jiān)測。

5.2 打樁

打樁前先確定打樁順序，采取隔一樁跳打。打樁時根據(jù)放出的樁位點把樁機就位，打樁應(yīng)樁位準(zhǔn)確、樁身垂直，把樁壓至設(shè)計標(biāo)高，樁位偏差不應(yīng)大于50mm。

5.3 樁間土掛鋼筋網(wǎng)片噴射混凝土

在噴射混凝土前，進行人工修整樁間土體，掛網(wǎng)鋼筋采用φ6@200×200mm。噴射混凝土強度等級為C20，噴射作業(yè)應(yīng)分段進行，同一分段內(nèi)應(yīng)自下而上進行噴射，同時要在坡面上設(shè)置厚度標(biāo)尺，噴射混凝土終凝2h后，澆水養(yǎng)護7d。

5.4 錨索施工

鉆機應(yīng)在錨孔定位前準(zhǔn)確就位，墊平底座，控制鉆桿的傾斜角度，確保偏差不應(yīng)大于2°，高差不超過30mm，超過時應(yīng)準(zhǔn)確校核。預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)置兩道，水平間距1.2m，錨頭標(biāo)高分別為6.0m和3.0m，第一道錨索，采用2×15.2 1860級鋼絞線，長度28m，錨固段長度21m；第二道錨索，采用3×15.2 1860級鋼絞線，長度28m，錨固段21m。錨索鉆孔注漿漿液攪拌均勻，隨攪隨用，漿液保證在初凝前用完，并嚴(yán)防石塊和雜物等混入。若注漿出現(xiàn)間歇，必須采取措施。實際注漿量不得少于錨桿的理論計算量，即注漿充盈系數(shù)不得小于1.0。注漿體終凝前嚴(yán)禁擾動錨桿。

5.5 腰梁施工

腰梁采用2×32a工字鋼腰梁，鋼梁位置管樁設(shè)置高度為500mm套箍，鋼梁與套箍采用焊接連接，套箍采用DN800mm無縫鋼管加工而成采用螺栓與管樁連接，見圖4。

圖4 支護樁馬錨索及腰梁連接

6 基坑觀測

為了保證周邊道路、相鄰建筑物及支護結(jié)構(gòu)自身的穩(wěn)定安全，在基坑開挖及支護期間設(shè)置位移監(jiān)測點8個、基坑邊地面沉降點6個，對周邊25m范圍內(nèi)建筑物進行沉降和水平位移監(jiān)測?；舆吰峦馏w頂部水平位移和支護結(jié)構(gòu)側(cè)移須每日觀測。如基坑開挖深度逐漸挖深或發(fā)現(xiàn)坑壁土體變形發(fā)展較大時，需采取有效措施，避免基坑支護失事。

7 結(jié) 語

大浪淀樞紐泵站基坑支護采用PHC預(yù)應(yīng)力管樁錨索支護與水泥土攪拌樁止水帷幕相結(jié)合的施工技術(shù)，基坑支護可靠，在保證施工安全的同時，極大提高了工程進度。施工過程實時對基坑周邊土體沉降及位移進行監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果表明基坑變形量在規(guī)定范圍內(nèi)，周圍水庫圍堤、道路及地面未出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，支護效果理想。混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁的使用，可逐步在該地區(qū)其他水工建筑物深基坑支護中應(yīng)用推廣。

[1] 聶慶科，梁金國.深基坑雙排樁支護結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與應(yīng)用[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

[2] 郭楊，楊成斌.預(yù)應(yīng)力混凝土管樁應(yīng)用新技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2016.

[3] 李娟，吳書義，劉玉利.旋噴樁止水帷幕與樁錨聯(lián)合支護在深基施工中的應(yīng)用[J].建筑施工，2009,31(4)：258-260.

Application of pre-stressed reinforcement concrete pipe pile in the deep foundation pit support of hydraulic structures

JIA Tao

(CangzhouWaterConservancySurveyandDesignInstitute,Cangzhou061000,China)

Pre-stressed reinforcement concrete pipe pile (PRC) reserves the mechanical performance of traditional pre-stressed concrete pipe piles on the one hand, it also improves the horizontal shear-resistant performance of traditional pipe piles on the other hand. PRC can be promoted and applied in deep foundation pit support of hydraulic structures. The pipe piles adopt hammer-based construction and pre-stressed anchor cable to form a support system. Supporting effect is good, the construction period is shortened, and the construction cost is saved. The method can be applied in the similar projects.

pre-stressed reinforcement concrete pipe pile; deep foundation pit support; pumping station; popularization and application

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.03.004

TV332

A

1005-4774(2017)03- 0011- 05