水泥土墻在組合式擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)中作用的探討

楊 亮

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高,建筑用地面積需要得到控制,由此引發(fā)的建(構(gòu))筑物需要往豎向方向發(fā)展,所以深基坑將成為施工過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題,現(xiàn)行規(guī)范及規(guī)程關(guān)于深基坑支護(hù)也有相當(dāng)多的技術(shù)措施,例如：擋土板樁(水泥土墻、拉森鋼板樁)、擋土灌注樁、SMW 工法、地下連續(xù)墻、土釘墻、逆作拱墻和組合式擋土樁等。工程技術(shù)人員可根據(jù)工程所在的區(qū)域水文、地質(zhì)條件,開(kāi)挖深度,周圍利用空間,結(jié)構(gòu)形式等因素的不同,來(lái)選擇不同的支護(hù)措施。本人在一次工程項(xiàng)目中選用了“深層攪拌樁+灌注樁組合式擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)”,而且做了一次大膽的嘗試：原方案計(jì)算需要兩道支撐,但實(shí)際采用了一道支撐。原因之一是在組合結(jié)構(gòu)中深層攪拌樁的作用除了止水帷幕和將土(水)壓力傳遞給灌注樁外,本身的強(qiáng)度只作為了一部分安全儲(chǔ)備。這一部分安全儲(chǔ)備如何量化,值得工程技術(shù)人員去探討,并加以利用,以至于減少工程費(fèi)用。

1 工程概況

本工程位于太原市某廠區(qū)內(nèi),基礎(chǔ)為地下箱體結(jié)構(gòu),場(chǎng)地土類型為中軟場(chǎng)地土,建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類場(chǎng)地,場(chǎng)地位于晉中盆地的北部,汾河由北而南從盆地底部流過(guò),屬于汾河左岸沖洪積Ⅰ階段地貌。基礎(chǔ)平面尺寸135.6×16.8,埋深12.1 m。其北面距離18 m為現(xiàn)有晾水池,南側(cè)距離8.4 m為一個(gè)地下建筑物,埋深12.3 m,但其上部圍護(hù)結(jié)構(gòu)鋼柱基礎(chǔ)埋深4.0 m。該區(qū)域地質(zhì)報(bào)告提供資料見(jiàn)表1。

表1 區(qū)域地質(zhì)報(bào)告提供資料表

2 方案選擇

1)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況可先將自然地坪以下4.0 m(與現(xiàn)有基底一平)的雜填土挖去,進(jìn)行卸載,實(shí)際開(kāi)挖支護(hù)深度變?yōu)?.1 m。根據(jù)對(duì)各項(xiàng)支護(hù)措施方案的措施費(fèi)、工期、安全指數(shù)等綜合比較后,選用“灌注樁+深層攪拌樁+支撐”的方法進(jìn)行深基坑支護(hù)。灌注樁后期經(jīng)檢測(cè)無(wú)損后,還可作為上部圍護(hù)結(jié)構(gòu)鋼柱的基礎(chǔ)。

2)廠房柱基間距7.5 m,所以選用灌注樁間距為2.5 m,粉噴樁樁徑500 mm,相互咬合150 mm。

3)計(jì)算參數(shù)取值見(jiàn)表2。

表2 計(jì)算參數(shù)取值

4)計(jì)算原理及依據(jù)：a.假設(shè)水泥土樁(粉噴樁)與灌注樁緊密結(jié)合起止水帷幕和將土(水)壓力傳遞給灌注樁;灌注樁承擔(dān)樁間的全部土(和水)壓力作用,為了減少對(duì)頂支撐的壓桿計(jì)算長(zhǎng)度,在長(zhǎng)度方向設(shè)置支柱樁支撐。b.根據(jù)土體側(cè)壓力計(jì)算粉噴樁的排數(shù),并滿足止水要求。c.灌注樁樁徑定為1 m,根據(jù)土壓力大小試算無(wú)支撐和一道支撐都不能滿足要求,最后用等值梁法算得兩道支撐可滿足要求;混凝土采用C30。d.根據(jù)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果,支撐點(diǎn)處的內(nèi)力計(jì)算鋼支撐的選擇和中間立柱樁帶鋼立柱的選擇。e.其余抗滑移等驗(yàn)算嚴(yán)格按照J(rèn)GJ 120-99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程的要求進(jìn)行計(jì)算。

5)計(jì)算結(jié)果：a.粉噴樁選用 3排。b.灌注樁樁徑1 m,配筋：主筋 28φ 25,螺旋箍筋φ 10@110,加強(qiáng)箍 φ 20@2 000;樁頂設(shè)置鋼筋混凝土冠梁(800×1 000)貫通。c.支撐體系圍檁采用2H400×400×13×21,對(duì)頂支撐鋼支撐φ 609×12(角部為斜頂);鋼支撐中心距離樁頂分別為1.5 m,5.2 m。d.支柱樁配筋：主筋20φ 20,螺旋箍筋φ 8@200,加強(qiáng)箍φ 18@2 500;頂標(biāo)高為基底標(biāo)高,基底標(biāo)高以上插入φ 400×10鋼管總長(zhǎng)10 m,深入支柱樁2 m。

3 實(shí)際采用的方案

由于土質(zhì)各項(xiàng)參數(shù)的不確定性,粉噴樁的強(qiáng)度沒(méi)有利用,開(kāi)挖初期觀察地下土質(zhì)大多為粉質(zhì)黏土和粉土,我們開(kāi)挖采用分段開(kāi)挖,且將鋼支撐位置降至距離樁頂3 m,且只采用一道支撐,方便施工操作。

在開(kāi)挖過(guò)程中儀器跟蹤觀測(cè)支護(hù)體系本身的變形和周圍建筑物的變形情況,冠梁與其背后土體的裂縫最大值為30 mm,未對(duì)周圍建筑物造成不良影響,且沒(méi)有出現(xiàn)危險(xiǎn)征兆。從工程總投資方面和施工安全工作方面都取得很好的效果。

4 施工注意事項(xiàng)

1)施工期間必須保證基坑內(nèi)水位降至基底以下2 m;2)灌注樁鋼筋制作不能按照常規(guī)下料,應(yīng)當(dāng)按照梁的相關(guān)要求進(jìn)行下料,并且下鋼筋籠時(shí)不宜過(guò)大的旋轉(zhuǎn)方向;3)粉噴樁的深度、咬合和定位等成樁效果要嚴(yán)加控制;4)基坑四周的排水設(shè)施,主要針對(duì)雨季的防洪措施要采取好,還可防范粉噴樁的漏水缺陷;5)施工過(guò)程中的測(cè)量觀測(cè)一定要堅(jiān)持,連續(xù),科學(xué)的進(jìn)行;6)拆除支撐的時(shí)間和順序必須結(jié)合混凝土的強(qiáng)度,結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn),基坑回填的質(zhì)量等多方面因素來(lái)確定;7)要采取好鋼支撐體系與混凝土實(shí)體之間的止水措施。

5 值得思考的問(wèn)題

1)水泥土墻(在此為深層攪拌樁)的本身強(qiáng)度在組合結(jié)構(gòu)中如何量化。2)水泥土墻采用高壓旋噴樁還是深層攪拌樁,我個(gè)人認(rèn)為它們的優(yōu)缺點(diǎn)在于：高壓旋噴樁水泥用量大,工期長(zhǎng),費(fèi)用大,遇到不同土質(zhì)成樁咬合效果不能預(yù)測(cè),但可施工深度較大,強(qiáng)度大;相比深層攪拌樁水泥用量小,工期短,費(fèi)用小,成樁效果好,但遇到硬層,可施工深度較小。3)深層攪拌樁在灌注樁背后的布置形勢(shì)不同,效果不同。呈直線布置便于機(jī)械行走,施工速度快,但計(jì)算時(shí)不能充分利用其作用,且灌注樁樁間土在挖土過(guò)程中施工難度大;呈拱形布置不便于機(jī)械行走,施工速度慢,但計(jì)算時(shí)能充分利用其作用,可適當(dāng)節(jié)約水泥用量,且預(yù)留的灌注樁樁間土量已經(jīng)減少,相對(duì)挖土施工難度減小。本人建議樁間增加固化樁,有利于前期挖土和后期回填質(zhì)量。4)深層攪拌樁與灌注樁的施工先后順序不同,效果不同。若上層土質(zhì)不好,護(hù)筒措施不理想,會(huì)造成灌注樁頂部形成蘑菇頭(擴(kuò)大體積),先施工灌注樁的話,后施工的攪拌樁不能與灌注樁緊密結(jié)合,不利于力的傳遞;若先施工攪拌樁,灌注樁的施工工藝不同,可能會(huì)對(duì)攪拌樁的樁身帶來(lái)一定的影響,比如說(shuō)沖擊式鉆機(jī)成孔時(shí)難免碰到攪拌樁,形成裂縫,帶來(lái)滲水隱患。5)在組合結(jié)構(gòu)中怎樣考慮水泥土墻埋深的計(jì)算才算既經(jīng)濟(jì)又安全,本人認(rèn)為基坑底管涌驗(yàn)算不可少(若基坑外側(cè)條件可具備降水者除外)。

[1]韓壽兵.鉆孔灌注樁和深層攪拌樁組合的應(yīng)用[J].山西建筑,2009,35(23)：88-89.