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        灌注樁式板樁墻加錨索支護(hù)方案在排沙排澇站中的應(yīng)用

        2021-11-30 10:04:44謝建華
        山西水利 2021年6期
        關(guān)鍵詞:板樁民房灌注樁

        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(lán)村倉藍(lán)村排澇站和馬坌倉排沙老站排澇不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)部分的澇水。排澇標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)高程以下,澇水總量3 d排干。設(shè)計(jì)裝機(jī)容量為4 000 kW,排澇流量為46.80 m3/s,設(shè)計(jì)揚(yáng)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(jí),次要建筑物為4級(jí),臨時(shí)建筑物為5級(jí)。

        排沙排澇站進(jìn)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(jì)無法施工,擬采用灌注樁板樁墻進(jìn)行邊坡處理,可達(dá)到不征用民房的目的。

        2 工程地質(zhì)與支護(hù)

        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(shí)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(qiáng)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(xì)砂粒。厚14.5 m。(2)卵石,褐黃色,飽水,中密~密實(shí)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(hù)方案

        排澇站進(jìn)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(jì)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(jìn)行放坡開挖,需對該處民房進(jìn)行拆除。由于該處民房征地困難,無法進(jìn)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(jī)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(jì)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(hù)方案

        泵站進(jìn)水渠右岸采用C30混凝土灌注樁式板樁墻加錨索支護(hù),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(yù)應(yīng)力錨索,第1排錨索以下3 m設(shè)置第2排預(yù)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(jìn)水渠右岸現(xiàn)狀居民房屋,進(jìn)水渠右岸選用灌注樁支護(hù)方案,設(shè)計(jì)墻高為8.15 m。對灌注樁樁徑、樁長、間距以及錨桿長度進(jìn)行比選計(jì)算。具體計(jì)算如下:

        3.1 計(jì)算工況

        主要計(jì)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(yáng)壓力、水重力、土壓力、填土。

        (2)荷載組合

        板樁墻后為設(shè)計(jì)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(jì)算過程

        主要計(jì)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(jì)算軟件采用《理正深基坑7.0PB3》。計(jì)算簡圖見圖1。

        圖1 灌注樁式板樁墻計(jì)算簡圖(單位:m)

        (1)樁頂位移

        由計(jì)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(jì)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(dòng)土壓力及支點(diǎn)力對樁底的彎矩;對于錨桿或錨索,支點(diǎn)力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值:

        Ma——主動(dòng)土壓力對樁底的傾覆彎矩。

        經(jīng)計(jì)算,Ks=3.95>1.20,滿足規(guī)范要求。

        (4)地面沉降

        經(jīng)計(jì)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(jì)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(diǎn)

        4.1 灌注樁成孔

        由于離民房較近,應(yīng)選用震動(dòng)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(jìn)行混凝土澆筑。旋挖樁泥渣應(yīng)泥水分離后,再及時(shí)運(yùn)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(dá)到70%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,方可第二序成孔施工。

        4.2 混凝土澆灌

        采用導(dǎo)管灌注水下混凝土,導(dǎo)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(xí)r建議采用混凝土輸送泵?;炷翝仓r(shí),導(dǎo)管必須埋入混凝土里面2~3 m,混凝土實(shí)際澆筑樁頂高程應(yīng)高于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高0.5 m。

        4.3 基坑開挖注意事項(xiàng)

        (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(shí),基坑周邊2 m范圍內(nèi)嚴(yán)禁堆載。

        4.4 應(yīng)急預(yù)案

        施工時(shí),施工單位應(yīng)在現(xiàn)場準(zhǔn)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(qiáng)度。

        (2)當(dāng)基坑發(fā)生整體或局部土體滑塌失穩(wěn)時(shí),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(shí)降低地下水位,加強(qiáng)地表排水。

        (3)當(dāng)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(shí),應(yīng)立即停止施工開挖,及時(shí)堵漏補(bǔ)修或重新設(shè)置止水帷幕,并加強(qiáng)變形觀測。

        (4)當(dāng)有錨索的樁身發(fā)生較大的內(nèi)凸變位時(shí),應(yīng)在坡頂卸載,在樁根部用砂包反壓,并可適當(dāng)補(bǔ)設(shè)錨索,嚴(yán)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(jìn)行位移、沉降監(jiān)測。基坑監(jiān)測要求如下:

        (1)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移控制值為30 mm,位移預(yù)警值為24 mm,豎向沉降控制值為20 mm,豎向沉降報(bào)警值為16 mm。變形速率報(bào)警值為:基坑開挖期間每天變形速率大于3 mm/d。錨索的預(yù)警值取內(nèi)力設(shè)計(jì)值的80%。土方開挖時(shí)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(hù)結(jié)構(gòu)的測斜:當(dāng)水平位移達(dá)到30 mm,地面沉降達(dá)到30 mm或24 h內(nèi)位移超過5 mm時(shí),應(yīng)及時(shí)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(shí)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(jì)使用要求。工程實(shí)施有效地保護(hù)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(hù)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)合理,有效避免了對周邊房屋的影響。

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