關于灌注樁在河道穿過建成區時的運用

陳貞鵬

（深圳市廣匯源水利勘測設計有限公司 深圳市 518020）

灌注樁具有機械化作業，鋼筋籠、混凝土可集中加工、配送，也可以現場加工，作業方便，施工速度快，工藝成熟，施工安全可靠。在基坑、地基處理等工程中運用廣泛。

1 工程概況

深圳某河道，總長1.5 km，位于建成區，沿線建筑物密集。根據現場探勘，其下游段左岸有500 m漿砌石岸墻，現墻身傾斜，砂漿脫落，墻腳淘刷嚴重，存在嚴重安全隱患，為保證周邊居民生命財產安全及防洪安全，急需對其進行整治。

2 工程地質

工程區內活動性斷裂不發育，未見大的、區域性的構造存在，區內未發現晚更新世以來的斷層或階地、平面發生錯位的現象，區域構造穩定屬穩定區。

根據鉆探揭露，場地內第四系自上而下分布有人工素填土層（Qs）、沖積層（Qal）、沖洪積層（Qalp）及殘積層（Qel）。 具體如下：

（1）人工填土層（Qs）。素填土：主要為殘積土，灰褐色，稍濕，平均層厚為2.72 m。

（2）第四系沖積層（Qal）。含有機質粘土：黑色、灰黑色，濕～很濕，軟塑，含腐植質，具腐嗅味，含腐木屑，平均為層厚1.15 m。

（3）第四系沖洪積層（Qalp）分兩層。含砂粉質粘土：灰白色、淺黃色，可塑,稍濕～濕，其中不均勻含中粗砂。平均層厚為1.34 m。中粗砂：灰白色、桔黃色，巖芯呈團塊狀，散粒狀，粘性土含量10%～20%，飽和，松散～稍密，其中中下部不均勻夾粘土，平均層厚2.56 m。

（4）第四系殘積層（Qel）。礫質粘性土：淺黃色、褐黃色，由中粗粒花崗巖風化殘積而成，濕，可～硬塑，具光滑，無搖震反應，干強度高，韌性中等，含約15%的石英礫石。平均層厚為14.42 m。

各地層相關設計參數見表1。

3 護岸結構型式比選

從生態治河角度出發，將河道恢復到接近天然河流的斷面狀態是最優的，但需要占用大量的土地。結合現狀地形，用地條件、生態建設等需要，河道主要有墻式、坡式及復式三種護岸型式。

本工程位于深圳市建成區，用地條件緊張，兩岸建筑物密集，房屋臨河而建，故本次采用墻式護岸。

工程中常見墻式護岸型式如下：

表1 地層相關設計參數

（1）重力式。用于地基承載能力較高，開挖作業面較大，墻高不大于5 m的岸墻，依靠自身重量維持穩定，結構材料主要為漿砌石和素混凝土，是運用最廣泛的岸墻型式，施工簡單便捷，工程量大。

（2）仰斜式。用于地質條件好，開挖作業面較窄，墻高不大于5m的岸墻，依靠自身重量維持穩定，結構材料主要為漿砌石和素混凝土，結構簡單，施工便捷。

（3）懸臂式。采用鋼筋混凝土，對地基承載力要求高，主要利用墻踵懸臂上土體壓重維持穩定，用于墻高（5～8）m的岸墻，混凝土方量小，開挖斷面較大。

（4）護臂式。采用鋼筋混凝土，對地基承載力要求高，主要利用墻踵懸臂上土體壓重及護臂維持穩定，用于墻高大于8 m的岸墻，混凝土方量小，開挖斷面較大。

（5）樁板式。采用灌注樁兼做岸墻，迎河側設掛板，頂板用冠梁連接，施工占地小，造價較高，施工工期較長，主要用于受用地條件限制河段，施工工藝成熟，結構安全可靠。

本次設計護岸高7.95 m，護岸距離堤后建筑物較近，用地條件受限，故本次河道護岸采用灌注樁兼做岸墻型式。

4 護岸設計

4.1 護岸斷面設計

設計護岸高7.95 m，距離堤后建筑物4.56 m，擬采用Φ1200@1500鉆孔灌注樁進行支護兼做岸墻，迎水面設200 mm厚掛板。

考慮到堤后地質柱狀圖存在砂層，為避免地下水位下降及流砂給堤后建筑物帶來安全隱患，在灌注樁間增設Φ600@1500高壓旋噴樁止水。

為減少樁頂水平位移，同時從經濟角度出發，減少樁長，節省投資，灌注樁豎向設兩排預應力錨索，錨索水平間距1.5 m，采用 3 根 Φ15.2（7Φ5），單根總長22 m，錨固段長6 m。見圖1。

圖1 河道典型橫斷面圖RG

4.2 護岸整體穩定及樁頂水平位移驗算

根據 《深圳市基坑支護技術規范》（SJG 05－2011）：

（1）基坑等級應根據基坑深度、實施后破壞后果、周邊環境及地質條件等確定，本工程核定基坑等級為二級。

（2）根據規范，二級基坑支護結構抗滑穩定安全系數不得小于1.3。

（3）根據規范表3.1.6要求，基坑樁頂最大水平位移應小于0.01 h與80 mm的較小值。

采用弧滑動條分法，計算得本次護岸整體穩定安全系數為2.617＞1.3,滿足規范要求；灌注樁樁頂最大水平位移為11.55 mm，滿足規范要求小于0.01 h與80 mm的較小值。

4.3 樁身驗算

通過結構計算，本次采用護岸所采用的灌注樁自身位移，彎矩和剪力最終計算成果見圖2。

由圖2可知，本次設計灌注樁身最大彎矩Mmax=865.44 kN·m,作用在樁頂下7.95 m處，即基坑底；最大剪力為269.76 kN，作用在樁頂以下3.5 m處，灌注樁配筋如表2。

圖2 樁身位移，彎矩、剪力成果圖

表2 灌注樁配筋表

5 工程施工

本工程主要施工步驟：①場地平整→②灌注樁施工→③冠梁施工→④高壓旋噴樁施工→⑤樁前開挖至第一排錨索高程→⑥施工第一排錨索→⑦樁前開挖至第二排錨索高程→⑧施工第二排錨索→⑨樁前開挖至設計河底高程→⑩掛板施工。

5.1 灌注樁

（1）本工程為摩擦型樁，混凝土強度等級為C30，采用鉆孔成孔，機具選擇、護筒埋設、泥漿造壁、施工要領及清孔等要求應按現行規范和規程處理。

（2）樁孔成型后必須清除孔底虛土 （沉淤），清孔后虛土（沉淤）不得大于100 mm，并立即灌注水下混凝土。

（3）灌注樁超灌高度為0.5 m，鑿除浮漿后的設計樁頂標高應高于冠梁底標高0.1 m。

（4）樁徑容許偏差為±50 mm；垂直度容許偏差為1/100。

（5）單樁允許偏差為D/15，相鄰兩樁不能偏往同一方向。

（6）灌注樁施工過程中，施工方應嚴格按照國家相關規范規程，做好相關施工記錄和試件，以滿足驗收需要。

5.2 高壓旋噴樁

（1）高壓旋噴樁采用單管法噴射注漿，樁徑0.6 m，咬合0.2 m，高壓旋噴樁需穿過砂層不小于2 m。

（2）旋噴樁漿液選用普通硅酸鹽水泥，強度等級為42.5，初定水灰比為1.1，樁身水泥用量要求不小于300 kg/m，具體參數根據現場試驗調整。

（3）噴樁施工參數：注漿壓力應大于 30 MPa，提升速度可取（0.10～0.12）m/min，旋轉速度可取（10～20）rpm，輸送漿液的管路長度不宜大于50 m。

（4）施工中遇堅硬土層或碎、塊石集中部位等地下障礙物時，應及時通知監理及設計人員，以便及時采取補樁措施。

（5）施工質量檢驗：檢驗點的位置應重點布置在有代表性的位置，檢查數量為施工總樁數的1%，且每項單體工程不應少于3點。質量檢驗宜在高壓噴射注漿結束28 d后進行。

（6）高壓旋噴樁施工前應進行試樁試驗，試驗段的選擇及長度由業主、設計、施工及監理四方現場擬定，并根據試驗的結果調整施工參數及工藝。

5.3錨索

（1）張拉臺平面與錨索線方向垂直,張拉臺為棱形體，C30混凝土現澆。

（2）錨索孔徑Φ130 mm，下傾角為15°，水平間距1.5 m。

（3）索體為3根7Φ5鋼絞線。設計拉力450 kN，鎖定拉力300 kN。

（4）錨索成孔采用干法（潛孔錘）成孔，嚴禁采用水法成孔，若遇坍塌松散地層，則采用跟管鉆進工藝；鉆孔偏斜度≤3%，終孔孔深不宜大于設計孔深20 cm，終孔孔徑不得小于設計孔徑10 mm。

（5）索體采用專用支架及鋼筋箍套上并架空置于孔內，安裝前非錨固段采用“三油二布”法進行防腐處理，并用波紋塑料管包裹，兩端100 mm范圍用黃油充填，外繞工程膠布固定。

（6）注漿材料為普硅純水泥漿，其強度不應低于42.5 MPa，用二次壓力注漿法注漿，第一次注漿水泥漿水灰比0.6，注漿壓力不低于1.5 MPa，第二次注漿水灰比0.5，注漿壓力不低于2MPa。漿體材料20d的無側限抗壓強底不低于30MPa。

（7）安裝錨具：錨具斜托面與錨孔軸線應垂直，確保錨索張拉時千斤頂中心與錨索處于同一軸線上。

（8）格構梁混凝土強度及孔內漿體強度達到80%后方可張拉錨索。張拉應分3～4級逐級進行，并對張拉荷載及錨索伸長量做好記錄。

（9）錨索應采用逆序法施工，由上至下依次進行。

6 小 結

（1）工程施工期間，施工單位應嚴格按照國家相關規程規范，對堤后建筑物、堤后路面樁身進行豎向位移、水平位移進行監測，并適時向相關單位反映成果，以指導施工。

（2）隨著社會發展及施工技術的提升，灌注樁在建成區河道整治工程中將得到越來越多的運用。

[1]沈保漢.后注漿樁技術（2）——泥漿護壁鉆孔灌注樁樁端壓力注漿工藝[J].工業建筑,2001，（6）：72-75.

[2]王志輝,劉斌,莊平輝.砂卵石持力層樁端注漿灌注樁承載力與荷載傳遞規律[J].工業建筑,2001,(8):40-43.