深厚軟土地區(qū)連鎖樁的設(shè)計探討

姚煌

【摘要】通過對某軟土地區(qū)兩層地下室連鎖樁的設(shè)計分析，闡述了連鎖樁在寧波地區(qū)的首次應(yīng)用。通過項目實施情況證明該樁型的可行性，并得出了一些結(jié)論，供類似項目參考。

【關(guān)鍵詞】基坑;軟土;兩層地下室;連鎖樁

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.08.075

引言：

隨著城市用地面積日趨緊張，兩層及以上地下室如雨后春筍般日益增多，地下室面積也日漸增大。寧波地區(qū)常規(guī)兩層地下室支護樁多采用鉆孔灌注樁，但由于泥漿排放問題一直得不到很好解決，亟需一種無泥漿排放且適用于兩層以上地下室基坑支護的替代樁型，這對設(shè)計人員提出了更高的要求。基坑支護主設(shè)計需不斷探索，提出滿足需求的支護樁型。

連鎖樁外輪廓為方形，左右兩側(cè)各帶兩半橢圓形凹槽的預(yù)應(yīng)力混凝土離心樁，是采用離心工藝成型的先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心預(yù)制構(gòu)件，成品見圖1。本文通過對某軟土地區(qū)某兩層地下室深基坑的支護結(jié)構(gòu)設(shè)計，為大家介紹連鎖樁在寧波地區(qū)的首次應(yīng)用。

1、工程概況

擬建場地位于寧波東部新城科技園區(qū)，匯海路與光華交叉口西南側(cè)，場地衛(wèi)星圖見圖2。

地下室基坑面積為7000m;正負零標(biāo)高為絕對標(biāo)高3.700。基坑深度為8.8～9.5m。

基坑支護結(jié)構(gòu)形式的選取必須綜合考慮地下室特點、周邊環(huán)境和地質(zhì)條件等因素，才能得到既安全可靠、經(jīng)濟合理，又施工方便的基坑支護方案。

1.1 周邊環(huán)境特點

東、南、西、北四側(cè)的環(huán)境情況如下：

地下室東側(cè)到用地紅線約5.0m，紅線外為匯海路，目前正在施工，在地下室開挖期間已經(jīng)修建完成，完成后的路寬約16m，路面標(biāo)高約為黃海高程3.300。

地下室南側(cè)到用地紅線約5.0m，紅線外為空場地。目前空地范圍內(nèi)存在一定的堆土，經(jīng)與業(yè)主溝通，堆土將在地下室開挖之前卸至黃海高程3.000。

地下室西側(cè)到用地紅線約2.0m，紅線外為空場地

地下室北側(cè)到用地紅線約3.8m，紅線外側(cè)為同期施工的東升二期工程，東升二期工程下設(shè)兩層地下室，與本工程地下室相距10.5m，開挖深度與本工程相仿，工程樁為鉆孔樁，基坑支護采用鉆孔樁+一道支撐。目前東升二期場地范圍內(nèi)已卸土至黃海高程1.500，見圖1-5。經(jīng)與業(yè)主溝通，按照東升地塊與本工程同步施工考慮，兩個地塊的相互關(guān)系見圖3。

1.2 工程地質(zhì)特點

土層分布詳見圖4，參數(shù)表見表1，主要特點如下：

（1）軟土總厚度為20m左右，土性差，坑底在軟土中。

（2）3層粉土土性好，層頂埋深21m，層厚3m，圍護樁設(shè)計進入該層土。

（3）場地內(nèi)第①-1層雜填土分布較厚地區(qū)有老河道，老河道最深處達3.3米，回填的雜填土主要以碎石、塊石及建筑垃圾組成，局部為鉆孔灌注樁施工產(chǎn)生的泥漿，回填時未對河底進行清淤工作。基坑開挖前采取坑外設(shè)置止水措施、坑內(nèi)抽水等措施以切斷基坑內(nèi)外的水力聯(lián)系，確保基坑開挖期間的安全。

2、支護結(jié)構(gòu)選型

本工程地下室基坑周圈開挖深度為8.8～9.5m，開挖深度較深。我院對本工程可能的多種方案進行了充分的分析與比較，具體詳見下表。

基于以上多種支護結(jié)構(gòu)的充分對比，本方案采用排樁+一道鋼筋砼內(nèi)支撐。

2.1 豎向支護結(jié)構(gòu)設(shè)計

豎向支護考慮采用下掛體系，支護剖面見圖5。

2.2 平面支護結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)本工程特點，平面支護體系采用圓環(huán)撐，具體見圖6。

2.3 支護樁設(shè)計

經(jīng)于業(yè)主單位的充分溝通，本工程支護樁采用無泥漿排放的連鎖樁形式，也是連鎖樁在寧波地區(qū)的首次使用。

（1）樁型簡介

連鎖混凝土預(yù)制樁（簡稱連鎖樁）為外輪廓為方形，左右兩側(cè)各帶兩半橢圓形凹槽的預(yù)應(yīng)力混凝土離心樁，是采用離心工藝成型的先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心預(yù)制構(gòu)件。構(gòu)件采用高強度抗拉鋼材（強度設(shè)計值為HRB400的2.8倍）和高標(biāo)號混凝土（C60及以上），在同樣材料用量下可以獲得更大的慣性矩、抗彎承載力和抗彎剛度。

將連鎖樁進行連鎖排列，通過在連鎖樁側(cè)壁的注漿孔注漿，用水泥漿堵塞連鎖樁之間可能漏水的縫隙，形成連鎖混凝土預(yù)制樁墻（簡稱連鎖墻），示意圖見圖7。

（2）連鎖樁的施工工藝

連鎖樁施工中，首先在施工段中部壓入第一個樁作為基準(zhǔn)，然后在第一根樁兩側(cè)對稱施工，由此保證連鎖墻垂直度，防止單側(cè)連續(xù)壓樁擠土效應(yīng)過大而導(dǎo)致樁位偏移。此外，還可采用鐵件焊接之前已施工的連鎖樁樁頂端板面，防止因壓樁時擠土或摩擦擠壓造成已施工連鎖樁的樁位或標(biāo)高變動。為保證樁身垂直度和相鄰樁的緊貼，連鎖樁采用了特制的樁尖，樁尖具有兩個導(dǎo)向機構(gòu)，呈不對稱結(jié)構(gòu)。

（3）連鎖樁施工的注意事項

1）施工機械為專業(yè)連鎖樁打樁機。

2）為減小樁基施工對周邊環(huán)境的擠土影響，要求進行引孔沉樁。引孔宜采用螺旋鉆干作業(yè)法施工，引孔的垂直度偏差不宜大于0.5%。

3）引孔作業(yè)和壓樁作業(yè)應(yīng)連續(xù)進行，間隔時間不宜大于3h。

4）注意對樁頂標(biāo)高的控制，樁頂標(biāo)高誤差不得大于50。建議采用復(fù)壓的方法，確保沉樁到位。

5）連鎖止水孔宜采用水泥砂漿進行填充，漿液的配比、主要性能指標(biāo)及注漿壓力應(yīng)通過試驗確定。水泥砂漿強度等級不應(yīng)小于M15。

6）注漿管頂端應(yīng)高出地表不少于200mm，鉆孔封口深度不得小于0.5m，四周用干性水泥或水泥-水玻璃漿液封閉。

7）連鎖樁嚴(yán)格按照《連鎖混凝土預(yù)制樁墻支護技術(shù)規(guī)范》（CECS 436：2016）及《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程》（DB33/T1096-2014）施工。

3、連鎖樁對比鉆孔灌注樁的優(yōu)勢

（1）施工速度：1臺連鎖樁沉樁機每天可以施工約500m長度的連鎖樁，而1臺灌注樁機每天可以施工約40～50m長度的鉆孔灌注樁，即連鎖樁施工效率為灌注樁的10倍以上。

（2）樁身混凝土養(yǎng)護：連鎖樁為工程預(yù)制，現(xiàn)場無需養(yǎng)護，而鉆孔灌注樁再混凝土灌注后需養(yǎng)護28天才能達到標(biāo)準(zhǔn)強度。

（3）止水施工：連鎖樁只需在兩相鄰樁對接后形成的橢圓形（長軸12mm，短軸8mm）止水孔內(nèi)注漿止水。4個人工每天可完成600m長的孔內(nèi)注漿，無需大型設(shè)備;而傳統(tǒng)水泥土攪拌樁和高壓旋噴樁需形成大直徑樁體，一臺大型設(shè)備每天可完成200～300m攪拌樁或旋噴樁。

（4）地下結(jié)構(gòu)施工：連鎖樁可緊貼地下室側(cè)壁，兼做地下側(cè)墻的外膜，減少了地下側(cè)墻外的挖填和基坑換撐施工時間與費用。

另外，連鎖樁施工主要用到吊樁設(shè)備與沉樁設(shè)備，設(shè)備配置較為簡潔;而鉆孔灌注樁施工中需要的設(shè)備較多，包括鉆孔設(shè)備，泥漿循環(huán)設(shè)備，鋼筋籠制作設(shè)備和商品混凝土運送車輛等，施工較為不便。

考慮到打樁、混凝土養(yǎng)護、止水施工及養(yǎng)護及挖填和換撐的情況下，連鎖樁方案比鉆孔灌注樁方案節(jié)省工期至少1個月左右。

（5）經(jīng)濟性分析：經(jīng)測算，采用連鎖樁支護方案比常規(guī)鉆孔灌注樁方案節(jié)省造價達70萬元。從以上分析可知，連鎖樁方案比鉆孔灌注樁方案節(jié)省工期1個月以上，以一個項目10億元資金成本測算，每個月的財務(wù)成本高達1千萬，相比而言，連鎖樁方案節(jié)約的成本相當(dāng)可觀。

結(jié)語：

目前本工程已順利施工完畢，證明連鎖樁可以適用于寧波軟土地區(qū)。雖然相對于鉆孔灌注樁優(yōu)點突出，但項目實施過程中還是遇到了一些問題，下面談下自己的思考。

1）進好土層能力較弱

本工程圍護樁持力層為3層粉土，樁基施工過程中進入該層土困難，部分樁基沉樁不到位，后截樁處理，后續(xù)需對工藝做適當(dāng)改良，增強進入相對硬土層的能力。

2）定位不準(zhǔn)確

連鎖樁需要定位準(zhǔn)確，才能形成一面平整的墻體，實際施工時由于機械較重，而地基多為軟土，打樁過程中定位架容易發(fā)生傾斜導(dǎo)致樁身定位及垂直度難以保證，后續(xù)改樁型推廣過程中需同步改進施工機械。

3）轉(zhuǎn)角處連接不可靠

由于構(gòu)造原因，轉(zhuǎn)角位置連鎖樁不能很好的相互咬合，實際施工中采用轉(zhuǎn)角位置補打高噴的方法處理，后續(xù)可以開發(fā)專門的轉(zhuǎn)角異型樁，使轉(zhuǎn)角位置也能很好咬合。

4）接樁工藝較為復(fù)雜

目前工藝下的單節(jié)樁長不能滿足支護樁樁長要求，現(xiàn)場需進行接樁。由于接樁部位往往是支護樁的薄弱部位，要求接頭處應(yīng)設(shè)置加強措施。現(xiàn)場在接頭位置加焊了鋼板，實際受力效果較好，但是現(xiàn)場焊接一方面質(zhì)量不可控，而且影響施工效率，后續(xù)可以深入研究效率高、質(zhì)量易保證的接樁措施。

參考文獻：

[1]JGJ120-2012.建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S].

[2]DB33/T 1096-2014.建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程[S].