咬合樁+錨索在貴陽河濱再生水廠深基坑支護中的應用

盧亞杰 尹鼎為 王杰 李強

摘 要：貴陽河濱再生水廠深基坑支護工程采用咬合樁+錨索支護，支護方案經濟合理。研究表明，基坑支護方案應結合使用功能、周邊環境、施工可行性和經濟性等因素，綜合確定;咬合樁采用柔性交接，擋土止水效果明顯;錨索對支護結構的變形控制效果明顯。這對類似工程項目有一定的參考和指導意義。

關鍵詞：咬合樁;深基坑;錨索;監測

中圖分類號：TU753文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）14-0049-03

Abstract： The supporting project of the deep foundation pit of the Guiyang Binhe Reclaimed Water Plant adopts occlusal piles and anchor cables， and the supporting scheme is economical and reasonable. Studies have shown that the foundation pit support plan should be comprehensively determined in combination with factors such as use function， surrounding environment， construction feasibility and economic efficiency; the occlusal pile adopts flexible transfer， and the effect of soil retaining and water stopping is obvious; the anchor cable has an obvious effect on the deformation control of the supporting structure. This has certain reference and guiding significance for similar projects.

Keywords： occlusal pile;deep foundation pit;anchor cable;monitoring

隨著城市建設用地的日益緊張，建筑物向地下空間發展成為一大趨勢，基坑工程顯得日益重要。這對深基坑開挖設計和施工提出了更高要求。大量工程實踐證明，深基坑支護設計既要保證施工過程中的安全，又要控制結構及周圍土體的變形，以保證周圍建筑和地下管線的安全[1]。貴陽河濱再生水廠采用地下式結構，除必要通風口及逃生出口，各處理構筑物和輔助建筑物緊湊地建設在地下車間內。施工期間，土石方開挖面臨深基坑支護、止水、控制變形及工期緊迫等多重難題。為合理解決這些工程問題，貴陽河濱再生水廠深基坑支護工程采用咬合樁+錨索支護形式，并對支護結構進行監測。結果表明，該支護方式在止水、控制變形、有效壓縮土石方和開挖工期等方面效果明顯，對類似工程項目有一定的參考和指導意義。

1 工程概況

河濱再生水廠位于貴陽市南明區河濱公園內，項目南側約10 m為南明河，西側約30 m為擬建人民大道，東側約150 m為在建軌道交通1號線，周邊工程環境條件復雜。項目占地平面呈近似長方形展布，東西向長約為260 m，南北向長約為75 m，占地約18 500 m2。再生水廠為全地下式，設計處理量為5萬t/d。其采用整體板式基礎，基坑開挖底標高為1 038.15 m，開挖后將形成深達17 m的基坑，實測河面標高為1 050.50～1 051.00 m，基坑邊坡安全等級為一級，使用年限小于1年，其為臨時性邊坡。項目平面布置如圖1所示。

2 工程地質條件

2.1 地形地貌

項目處于溶蝕中低山及貴陽溶蝕盆地北側、貴陽向斜北部揚起端西翼，其屬于貴陽構造盆地中心區，位于貴陽市主城區核心區內。原始地貌為南明河一級階地，受城市建設影響，現狀為公園內部房屋及內部道路，場地南側地勢比較平坦，北側為原始地貌，地勢北高南低，場地標高為1 071.00～1 054.00 m，相對高差達17 m。

2.2 地質構造

貴陽河濱再生水廠位于揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱之貴陽復雜構造變形區，其形成于燕山期，先期在近東西向主壓應力及自東至西單向主壓應力作用下，形成近南北向、東翼倒轉、西翼平緩的卷曲狀褶皺——貴陽向斜，該向斜長軸呈北南向延伸，場地位于向斜軸部西側。

2.3 巖土構成

場區覆蓋層主要為雜填土、紅黏土、卵石層及三疊系中統松子坎組二段泥質白云巖，巖層呈單斜產出，產狀為93°∠30°。場區主要發育兩組節理裂隙。一是J1，產狀為295°∠70°，泥鈣質膠結，結合一般;二是J2，產狀為356°∠58°，泥鈣質膠結，結合一般。

2.3.1 填土。填土由黏土、碎塊石、生活垃圾組成，均勻性差，結構稍密，平均厚度約為1.7 m。

2.3.2 紅黏土。紅黏土呈褐黃色和可塑狀，切面較為光滑，平均厚度約為2.9 m。

2.3.3 卵石。卵石由砂土和卵石組成，平均粒徑約為80 mm，呈圓形、亞圓形，結構稍密，厚度不均。

2.3.4 中風化泥質白云巖。中風化泥質白云巖呈灰色至灰白色，節理裂隙較發育，巖體較破碎，巖芯多呈塊狀、砂狀。巖石飽和單軸抗壓強度[frk]=33.602 MPa，其為較硬巖，巖體基本質量級別為Ⅳ級，邊坡巖體類型為Ⅲ類。

2.4 巖土參數

根據勘察資料，選取巖土參數，如表1所示。主要巖土參數有五項。一是重力密度（[γ]）;二是內摩擦角（[φ]）;三是黏聚力（c）;四是天然地基承載力（[fak]）;五是巖石與錨固體粘接強度（[frbk]）。

2.5 水文條件

南明河由西向東通過場區南側，距離場區約10 m，河面寬約為60 m，河床坡度為2‰，洪水期流量約為500 L/s，工程區段南明河水位標高為1 050.50 m，五十年一遇洪水位為1 053.00 m，百年一遇洪水位標高為1 054.80 m。

3 工程難點及對策

3.1 工程難點

貴陽河濱再生水廠總土石方為43.2萬m3，土石比為2∶8，且工程處于中心城區，爆破土石方開挖受限，需要采用機械冷作開挖石方，工效慢、工期長?；由钸_17 m，基坑邊線距離南明河10 m，其需要在雨季施工，且基坑底標高位于現狀河面以下12 m，深基坑支護需要確保邊坡穩定性及止水，防止河水倒灌至基坑。河濱再生水廠總工期為1年，工期緊，任務重。

3.2 對策

根據工程特點及周邊工程環境條件，排除止水效果好，但施工難度大、工程費用高的地下連續墻方案。為確保工程安全、工程進度并兼顧工程投資，采用咬合樁+錨索支護，咬合樁進行圍護、止水，樁身施加預應力錨索控制變形、調整樁身內力[2]。

樁采用[Φ]1.5 m@1.3 m套管咬合樁，咬合厚度為200 mm，采用“一葷一素”的布置形式，套管咬合樁素樁嵌入開挖底標高以下2.0 m（若遇巖溶，應予以穿越）;鋼筋混凝土樁嵌入開挖底標高以下6 m;鋼筋混凝土樁樁頂下2.5 m設置第一排錨索，共計三排，間距為2.5 m。

3.3 鉆孔咬合樁施工技術

素樁采用超緩凝C20素混凝土澆筑，保證素樁混凝土在鋼筋混凝土樁成孔期間呈可以被挖除的狀態，以便后期樁的成孔。鋼筋混凝土樁施工期間，挖除樁間的土和部分素樁混凝土，形成與素樁咬合的狀態，保證圍護結構樁間沒有滲漏水，鋼筋混凝土樁施工完成的時間小于60 h（即素樁初凝前）[3]。

套管咬合樁的施工順序為：平整場地，測量放線，確定咬合樁施工坐標;進行導墻施工;按兩期施工順序進行咬合樁澆筑，一期澆筑素樁，二期澆筑鋼筋混凝土樁;套管咬合樁成孔設備就位后，必須保證平正、穩固，以免在施工中發生傾斜、移動。為準確控制成孔深度，在樁架或樁管上應設置控制深度的標尺，以便在施工中進行觀測記錄[4]。咬合樁施工工藝流程如圖2所示。

咬合樁的垂直施工誤差不得大于3/1 000，樁徑偏差不得大于50 mm，樁位允許偏差不得大于20 mm。在施工放線時，必須考慮套管咬合樁垂直施工誤差、水平施工誤差以及套管咬合樁允許的最大水平位移，合理進行外放，以符合主體結構限界、內凈空尺寸和結構內襯墻厚度的要求。

樁身混凝土采用水下混凝土灌注法連續澆筑，樁頂超灌0.5 m，套管采用邊澆邊拔方式，待混凝土澆筑至樁頂，方可拔去，進行下一根樁施工。

3.4 錨索施工技術

錨索采用[Φ]15.2 mm（1860級）鋼絞線，錨索孔徑為150 mm，鉆孔后澆筑M35水泥微膨脹砂漿。為保證錨索成孔質量，土層部分宜采用套管跟進。采用孔底壓力注漿、孔口補漿，保證漿液飽滿，漿液制作時加入專用錨索灌漿料，縮短錨索張拉工期。

4 監測與分析

咬合樁+錨索支護形式在貴州省基坑支護工程中應用較少，貴陽河濱再生水廠項目具有明顯的代表性?；又ёo施工時，對樁頂變形、地面及周邊建構筑物進行監測，并與設計計算值進行比較，掌控基坑使用安全性，對其支護形式進行合理評價分析[5]。

4.1 監測

監測點按20 m間距布置，拐角及景觀橋梁處增設監測點，監測儀器采用精度較高的全站儀、水準儀和測距儀。在樁施工完畢、基坑開挖前開始監測，基坑開挖過程中每天監測一次，開挖至基底標高后，每周監測一次，直至基坑回填。

監測前后歷時10個月，其間未出現預警、險情和工程事故，基坑未出現大面積滲水，咬合樁止水效果明顯。隨著基坑開挖深度的增大，樁頂變形增大，直至開挖至基底，變形趨于穩定。樁頂最大水平位移為21.5 mm，地面最大沉降為12 mm，各項監測數據平穩。

4.2 分析

貴陽河濱再生水廠深基坑采用咬合樁+錨索支護，從支護效果來看，相較其他幾種常用支護形式，該支護形式有如下優勢：咬合樁采用柔性交接，擋土止水效果明顯;采用預應力錨索，有效控制樁頂位移，調節樁身受力，減小樁身截面及配筋;采用錨索灌漿料，3 d可進行一、二級張拉，7 d可進行鎖定，有效縮短錨索施工工期;與內支撐支護相比，土石方作業空間不受限制，利于壓縮土石方工期;咬合樁比地下連續墻節省成本10%～15%，經濟性較好。

基坑開挖完成后，樁頂水平位移實測值為21.5 mm，略小于計算值，實測與計算相吻合。

5 結語

本文以貴陽河濱再生水廠深基坑支護為例，根據工程特征，分析工程重點和難點，尋求合理的支護設計方案，最終確定選用止水效果好、易進行變形控制的咬合樁+錨索支護方案。監測數據顯示，支護效果明顯，支護方案比較成功。實踐表明，基坑支護方案應結合使用功能、周邊環境、施工可行性和經濟性等因素，綜合確定，在確保安全可靠的前提下，兼顧施工可行性及經濟性;應嚴格遵循信息化施工、動態設計基本原則;根據邊坡開挖情況，及時調整支護方案;咬合樁采用柔性交接，擋土止水效果明顯;錨索對支護結構變形的控制效果顯著;專用錨索灌漿料可有效提高錨固體早期強度，錨索施工周期大幅縮減，有利于縮短總工期;支護結構變形隨開挖深度增加而增大，至基底標高，變形趨于穩定。

參考文獻：

[1]益德清.深基坑支護工程實例[M].北京：中國建筑工業出版社，1996：80-81.

[2]黃強，惠永寧.深基坑支護工程實例[M].北京：中國建筑工業出版社，2006：60.

[3]胡世山，朱川鄂，石教豪.鉆孔咬合樁在天津地鐵3號線華苑站中的應用[J].土工基礎，2005（5）：35-38.

[4]住房和城鄉建設部.建筑基坑支護技術規程：JGJ 120—2012[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[5]住房和城鄉建設部，國家質量監督檢驗檢疫總局.建筑邊坡工程技術規范：GB 50330—2013[S].北京：中國建筑工業出版社，2013.