吳 二 林

(中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司，湖北 武漢 430056)

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中較為常見的支護(hù)類型有：鋼板樁、地下連續(xù)墻、排樁及SMW工法樁等，基坑支護(hù)方案應(yīng)綜合考慮基坑規(guī)模、地質(zhì)條件、當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗等因素。在土巖組合的二元結(jié)構(gòu)特殊地層，由于基坑開挖深度比基巖面深，支護(hù)結(jié)構(gòu)不必嵌入基坑底部，既節(jié)約成本又降低施工風(fēng)險，吊腳樁在該類型的基坑支護(hù)中的應(yīng)用就非常普遍了。本文以廈門市某市政隧道明挖基坑為背景，介紹了吊腳樁在基坑支護(hù)中的設(shè)計與應(yīng)用，并介紹了相關(guān)施工技術(shù)要求。

1 工程概況

廈門市某市政隧道工程為雙向六車道一級公路，設(shè)計速度采用80 km/h，汽車荷載采用公路—Ⅰ級，本基坑為該市政隧道工程明挖段，長度301.5 m，基坑開挖深度14.5 m～22.5 m。

根據(jù)基坑規(guī)模、周邊環(huán)境、地質(zhì)條件，主要采用直徑800 mm灌注樁作為基坑圍護(hù)樁，并采用錨索作為基坑的支承結(jié)構(gòu)構(gòu)件。工程沿線巖面埋深起伏較大，對于部分基坑開挖范圍地質(zhì)為半土半巖的區(qū)段，上部土層采用非落底的圍護(hù)樁(“吊腳樁”)，下部巖層采用直徑168 mm鋼管樁和錨噴支護(hù)。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

工程場區(qū)自西向東為海滄岸屬剝蝕殘丘地帶—廈門西港海域—廈門本島剝蝕殘丘地帶。海滄岸剝蝕殘丘，坡形陡峭。廈門西港海底地形為緩坡，由西往東逐漸降低，地面高程-0.5 m～-20.6 m，西側(cè)發(fā)育潮間帶，東側(cè)為航道和港池。廈門本島一側(cè)工程場區(qū)處于剝蝕殘丘地帶，地勢較平坦。

2.2 地層巖性

據(jù)地勘報告，工程場區(qū)屬剝蝕殘丘地帶，主要地層描述如下：

⑤1全風(fēng)化花崗巖：灰黃或灰白色，除石英以外其他礦物風(fēng)化為粉末或粘粒，巖體已呈砂土狀。

⑤2強風(fēng)化花崗巖：褐黃，灰白色等，許多礦物風(fēng)化成粉末或粘粒，巖石受風(fēng)化影響嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)構(gòu)造基本破壞，巖體呈砂礫狀。

⑤3中風(fēng)化花崗巖：灰白色，中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，高傾角裂隙較發(fā)育，沿裂隙兩側(cè)巖石礦物風(fēng)化較嚴(yán)重，表面粗糙，巖質(zhì)大多較硬，裂隙附近軟～較軟。

⑤4微風(fēng)化花崗巖：灰白色，發(fā)育傾角45°,75°及近垂直裂隙，裂隙面多未被浸染。巖芯20 cm～60 cm柱狀為主，巖質(zhì)堅硬。

2.3 水文地質(zhì)條件

場區(qū)內(nèi)上層滯水主要賦存于表層填土中，水量有限。松散巖類孔隙水主要賦存于第四紀(jì)粉土、砂類土、粉質(zhì)粘土中，主要接受上層滯水下滲補給，水量一般?；鶐r孔隙裂隙水主要賦存于基巖節(jié)理、裂隙中，補給來源主要為大氣降水松散巖類孔隙水和大氣降水。

2.4 巖土體物理力學(xué)參數(shù)

據(jù)地勘報告，巖土體物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 基坑各巖土層物理力學(xué)參數(shù)表

3 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1)綜合考慮基坑規(guī)模、基坑周邊環(huán)境、場地地質(zhì)條件以及破壞后果嚴(yán)重性，基坑安全等級為一級，基坑環(huán)境保護(hù)等級為一級。

2)地面最大沉降量sv≤0.15%H，圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移sh≤min(0.15%H，30 mm)。結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.1。

3)地面超載:地面荷載按20 kPa計算，基坑周邊2 m范圍內(nèi)不可堆載。

3.2 基坑支護(hù)具體布置方案

本基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計以土層最深的斷面作為研究對象,見圖1，該斷面具體布置方案如下：

1)灌注樁采用水下C35混凝土，逐層開挖基坑，逐層架設(shè)錨桿(索)，每次開挖面在錨桿(索)中心線下0.4 m。采用直徑D=800 mm灌注樁作為基坑圍護(hù)樁，樁間距為1.0 m，冠梁尺寸為1.0 m×1.0 m；對于雜填土及粉質(zhì)粘土層，樁間止水采用φ600@1 000 mm高壓旋噴樁止水，對于強風(fēng)化花崗巖，樁間采用單排φ48袖閥管@1 000 mm進(jìn)行注漿止水；豎向共設(shè)置四道錨索，其間距從上至下分別為1.5 m,2.5 m,3.5 m和3.5 m，水平間距均為2.0 m，入射角度均為20°，錨固體直徑均為150 mm，錨索均采用3φs15.2鋼束線。

2)灌注樁嵌入微風(fēng)化基巖以下2 m，巖臺寬度為1.1 m，臨近鎖腳腰梁平臺處2 m范圍內(nèi)巖石應(yīng)采取靜態(tài)爆破或機械鑿除，確保鎖腳平臺寬度及巖體完整。

3)基巖面以下巖層采用直徑168 mm鋼管樁和錨噴支護(hù)，鋼管樁底部進(jìn)入基坑底以下1.5 m，噴射混凝土厚度為10 cm，φ22砂漿錨桿，長5.0 m，泄水孔采用打孔塑料管，長度為1 m，與錨桿之間間隔布置，水平間距3 m，孔徑100 mm，均按梅花形布置，內(nèi)填碎石。

3.3 結(jié)構(gòu)計算

采用理正深基坑軟件進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力分析，排樁內(nèi)力采用彈性支點法進(jìn)行計算，水平抗力系數(shù)按m法確定，經(jīng)計算，基坑最大水平位移為16.83 mm，樁身最大彎矩為435.36 kN·m,錨索信息表見表2。

表2 錨索信息表

從計算結(jié)果可知，基坑變形和支護(hù)結(jié)構(gòu)(包括灌注樁及錨索)內(nèi)力均滿足工程要求，說明設(shè)計方案是合理有效的。

4 主要施工技術(shù)要求

4.1 灌注樁

1)灌注樁豎向鋼筋接頭直徑不小于22 mm的鋼筋連接方式宜采用機械連接方式，直徑小于22 mm的宜采用焊接方式。

2)灌注樁超灌高度為80 cm；待其混凝土強度達(dá)到70%后，將該超灌部分鑿除，灌注樁的豎向鋼筋錨入樁頂冠梁內(nèi)35d。

3)本基坑圍護(hù)樁檢測數(shù)量:檢測數(shù)量不小于總樁數(shù)的30%。其中采用聲波透射法數(shù)量不小于總樁數(shù)的10%；其中采用低應(yīng)變動測法數(shù)量不少于總樁數(shù)的20%，且不少于5根。

4.2 錨索

1)錨索鋼筋選用1×7高強度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，公稱直徑15.2 mm，其極限強度標(biāo)準(zhǔn)值為1 860 MPa。

2)錨索錨固段采用二次壓力注漿法，錨固體28 d無側(cè)限抗壓強度不小于30 MPa。一次注漿采用水泥砂漿，壓力為0.4 MPa～0.6 MPa，水灰比為0.4～0.45，灰砂比為0.5～1。二次注漿采用純水泥漿，壓力為2.5 MPa～3.0 MPa，水灰比為0.45～0.50。

3)在錨固體達(dá)到設(shè)計強度80%后，方可進(jìn)行錨索張拉，在正式張拉前先用10%或20%的設(shè)計拉力進(jìn)行張拉；在錨索的張拉過程中，加強對地表變形觀測，防止土體脹起。

4)錨桿鎖定質(zhì)量應(yīng)通過在錨頭安裝測試元件進(jìn)行檢測，檢測數(shù)量不宜少于5%，且不得少于5根。

4.3 微型鋼管樁

1)鋼管要求。

a.鋼管焊接時，鋼管間連接端插入長度不小于0.5 m。b.鋼管底部用開孔鋼板封焊。c.管壁梅花形設(shè)φ8 mm@30 cm注漿孔，橫截面對向設(shè)2孔，底部段孔距適當(dāng)加密。

2)注漿要求。

a.鋼管周邊巖土體采用水泥漿注漿加固，水灰比宜取0.4～0.45；b.在鋼管內(nèi)注漿采用一次性全孔注漿，壓力為0.2 MPa～0.4 MPa之間；c.注漿時應(yīng)保持連續(xù)性，灌滿樁孔應(yīng)在水泥漿初凝前30 min完成，補漿處理應(yīng)在注漿完成后24 h內(nèi)進(jìn)行。

4.4 基坑開挖

1)基坑支護(hù)灌注樁和樁間止水高壓旋噴樁的施工宜在土方開挖之前完成。在灌注樁、冠梁的強度分別達(dá)到設(shè)計強度的100%,80%后方可進(jìn)行基坑開挖。

2)土方應(yīng)分層、分段開挖，開挖面之間高差不宜過大，分段進(jìn)行基坑開挖的長度約為20 m，保證開挖過程中土體穩(wěn)定性。澆筑側(cè)墻時，樁與主體結(jié)構(gòu)之間的間隙應(yīng)用水泥砂漿或噴C20混凝土填充密實。

3)土方開挖的整個過程中應(yīng)實時對整個支護(hù)體系的變形、受力情況進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測。

4)土方開挖到設(shè)計的基底標(biāo)高后，為避免基坑底土體長時間暴露或泡水，應(yīng)立即澆筑混凝土墊層。

5)土方開挖過程中及施工期間，在基坑周圍嚴(yán)禁超載堆放土方或建筑材料。

5 結(jié)語

通過對本明挖基坑支護(hù)體系吊腳樁設(shè)計與應(yīng)用的研究分析，主要結(jié)論如下：

1)鑒于基坑周邊環(huán)境復(fù)雜和基坑開挖深度大的特點，為保證基坑開挖過程的安全，應(yīng)加強監(jiān)測工作，確?；又ёo(hù)體系各項指標(biāo)滿足要求。

2)吊腳樁在土巖組合的基坑中能較好的控制變形，且施工方便，支護(hù)方案簡單經(jīng)濟。

3)吊腳樁樁端嵌入穩(wěn)定基巖面以下2 m，同時，基巖面以下開挖面采用錨噴支護(hù)即可滿足要求，本支護(hù)方案可為后續(xù)類似基坑支護(hù)設(shè)計與施工提供參考。

[1] JGJ 120—2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[2] GB 50330—2013，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

[3] JTG D70—2004，公路隧道設(shè)計規(guī)范[S].