鄭永磊，趙貴生，孫昌興，陳震

（安徽省城建設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230051）

1 引言

內(nèi)支撐支護(hù)技術(shù)在民用建筑行業(yè)發(fā)展較為成熟，但在水利工程中應(yīng)用較少，主要原因?yàn)樗こ探Y(jié)構(gòu)側(cè)墻施工，一般為高大模板一次澆筑成型，且內(nèi)支撐立柱布設(shè)受水利結(jié)構(gòu)復(fù)雜限制不靈活，傳統(tǒng)混凝土支撐拆除時(shí)，需搭設(shè)腳手架等輔助措施，工程造價(jià)較高且施工難度大，在懸臂結(jié)構(gòu)無法滿足變形控制要求時(shí)，寧愿選擇錨索（桿）等外拉式結(jié)構(gòu)，在土質(zhì)較差或周邊有建（構(gòu)）物時(shí)，外拉式結(jié)構(gòu)帶來的風(fēng)險(xiǎn)較大。水利工程基坑一般開挖深度較大，且土質(zhì)條件差，傳統(tǒng)支護(hù)形式多為大放坡結(jié)合多級平臺(tái)及懸臂樁支護(hù)形式，基坑邊坡變形較大，在土質(zhì)較好、周邊環(huán)境變形控制要求不高時(shí)，可以順利實(shí)施。

近年來，國家及行業(yè)倡導(dǎo)綠色節(jié)能理念，隨著這一理念的提出及推進(jìn)，新型綠色基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展，與傳統(tǒng)灌注樁及鋼筋混凝土支撐相比，鋼管樁及裝配式鋼支撐具有工期短、可回收等綠色環(huán)保優(yōu)勢。本文以某淤泥質(zhì)氣盾壩深基坑支護(hù)為例，分析鋼管樁與裝配式鋼支撐組合支護(hù)結(jié)構(gòu)在水利基坑工程中的應(yīng)用，結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測檢測數(shù)據(jù)分析，計(jì)算鋼管樁與裝配式鋼支撐組合支護(hù)形式對周邊環(huán)境影響，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整裝配式鋼支撐預(yù)應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)基坑自身及周邊環(huán)境安全。

2 工程概況

2.1 基坑工程及周邊環(huán)境概況

本工程位于馬鞍山市含山縣登科橋下游600m 處，為一個(gè)氣盾壩工程。擬建氣盾壩南北側(cè)為已有土壩，北側(cè)土壩坡腳處為已建導(dǎo)流明渠，南北側(cè)土壩頂部附近為現(xiàn)狀居民樓。基坑為長條形，基坑長度約160m， 基坑開挖深度為9.70m～11.00m，坑底位于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層中。

圖1 基坑支護(hù)周邊環(huán)境關(guān)系圖

2.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，本基坑典型工程地質(zhì)剖面如圖2 所示。擬建場地內(nèi)地基巖土構(gòu)成層序自上而下為：①0層雜填土，灰白、青灰等色；①層素填土，灰褐、灰色，呈濕、稍密～中密狀態(tài)，主要由軟塑～可塑狀的粉質(zhì)黏土組成；②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，灰、深灰色，飽和、流塑狀態(tài)，局部地段含有淤泥；③層粉質(zhì)黏土，青灰～灰褐色，呈很濕、軟塑狀態(tài)，局部為軟可塑狀態(tài)；④層全風(fēng)化砂巖，灰黃、灰褐色，巖芯大部分已風(fēng)化成土狀或砂狀；⑤層強(qiáng)風(fēng)化砂巖，灰黃、青灰色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)；⑥層中風(fēng)化砂巖，褐、青灰色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)。

本工程區(qū)內(nèi)地下水主要為填土層滯留的上層滯水為主，以及西北沿江地段砂土層中賦存的地下潛水，補(bǔ)給來源主要為大氣降水和以得勝河水系為代表的地表水體的入滲，以蒸發(fā)、徑流的方式進(jìn)行排泄，季節(jié)性變化明顯，變化幅度在2.0m 左右。

圖2 典型工程地質(zhì)剖面圖

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 計(jì)算參數(shù)

勘察報(bào)告提供的土層材料的物理力學(xué)參數(shù)如下表。

土層物理力學(xué)參數(shù)

3.2 設(shè)計(jì)方案

考慮到本工程工期較緊，綜合對比分析灌注樁加鋼筋混凝土支撐方案和鋼管樁加鋼支撐方案，最終采用φ630×14 型鋼管樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，樁間設(shè)置拉森鋼板樁止水兼擋土，支撐采用綠色可回收的裝配式鋼支撐（H400 型），安裝迅速且傳力可靠，并且可以對支撐軸力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測并及時(shí)補(bǔ)償，采用H 型鋼兼做立柱及立柱樁。經(jīng)分析計(jì)算采用此支護(hù)方案各項(xiàng)安全系數(shù)滿足規(guī)范要求，周邊環(huán)境變形可控，施工可行性強(qiáng)。支護(hù)設(shè)計(jì)平面、剖面圖如圖3、圖4 所示。

圖3 基坑支護(hù)平面布置圖

圖4 支護(hù)典型剖面圖

4 現(xiàn)場施工

現(xiàn)場施工情況如圖5、圖6、圖7 所示。

5 變形監(jiān)測分析

根據(jù)基坑深度、支護(hù)形式及周邊環(huán)境情況，變形監(jiān)測項(xiàng)目主要為圍護(hù)樁深層水平位移、豎向位移、地表沉降、支撐軸力及建筑物沉降，根據(jù)觀測結(jié)果，采用鋼管樁加裝配式鋼支撐支護(hù)方案，基坑開挖完成后，支護(hù)樁水平位移最大值為20mm 左右，周邊建筑物沉降最大值為3mm 左右，支撐軸力最大值為1400kN左右，滿足變形控制要求。

6 結(jié)論

根據(jù)工程實(shí)施效果可以證明，鋼管樁加裝配式鋼支撐支護(hù)技術(shù)在淤泥質(zhì)土水利氣盾壩基坑中具有較強(qiáng)的可實(shí)施性，主要結(jié)論如下：

①淤泥質(zhì)土中水利氣盾壩深基坑采用鋼管樁加裝配式鋼支撐支護(hù)，能夠較好地控制支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境變形，且對結(jié)構(gòu)施工影響較??；

圖5 鋼管樁、鋼冠梁、鋼支撐施工

②裝配式鋼支撐能夠?qū)嵤?，根?jù)應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果對預(yù)應(yīng)力損失支撐進(jìn)行補(bǔ)償，較好地實(shí)現(xiàn)了基坑信息化施工，且裝配式鋼支撐可做到隨撐隨挖，不需養(yǎng)護(hù)，拆卸后可重復(fù)利用，裝配率高，其施工較傳統(tǒng)混凝土支撐對場地的要求較小，且施工速度快，不需要養(yǎng)護(hù)，是一種綠色支護(hù)技術(shù)，具有較好的推廣應(yīng)用前景。

圖6 基坑開挖到底

圖7 鋼管樁拔出回收