預(yù)應(yīng)力復(fù)合攪拌樁墻在基坑圍護(hù)工程中的應(yīng)用

■ 張 勇 Zhang Yong

1 工程概況

1.1 工程規(guī)模

上海浦東陸家嘴地區(qū)某小區(qū)由四幢高層住宅組成，總建筑面積14.5萬m2。其中A幢為超高層住宅，地下1層，地面共39層，層高3m，總高達(dá)119m，建筑面積25 400m2（含地下650m2），剪力墻結(jié)構(gòu)形式，基礎(chǔ)埋深5.5m。

A幢超高層基坑西側(cè)距市政重點雨水泵站僅13m。該雨水泵站主要服務(wù)于陸家嘴地區(qū)的雨水排放，泵房主機深度達(dá)14m。必須嚴(yán)格控制位移，確保雨水泵站正常運行(圖1)。

1.2 地質(zhì)情況

由工程地質(zhì)勘探報告得場地各土層物理力學(xué)指標(biāo)(表1)可知，地下水位標(biāo)高為-0.5m。

2 基坑圍護(hù)方案的確定

由于雨水泵站為沉井結(jié)構(gòu)，距離基坑開挖最短直線距離為13m，故基坑圍護(hù)開挖方案不但需要考慮土體側(cè)向力作用于擋土墻引起位移，同時，必須考慮施工開挖過程中降水對其影響，保證支護(hù)方案的止水效果，滿足設(shè)計要求，以將圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移及沉降指標(biāo)控制在最小范圍內(nèi)，不至于影響市政泵站的正常使用。

根據(jù)施工經(jīng)驗，在狹小場地進(jìn)行建筑基坑支護(hù)通常有：灌注樁排樁、水泥土攪拌樁、地下連續(xù)墻及各種組合等方式，本項目主要比較以下三種方案(表2)。

地下連續(xù)墻方案性能優(yōu)越，但造價昂貴；懸臂灌注樁,套打水泥土攪拌樁止水帷幕方案,現(xiàn)場工作面狹窄,打樁機無法施工,而且造價較高；若單純采用水泥土攪拌樁擋土方案,雖然成本較低，其重力壩寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了基坑邊線距雨水泵站東側(cè)距離要求。

表1 基坑圍護(hù)設(shè)計參數(shù)表

表2 施工方案特點比較表

在保證圍護(hù)符合市政要求的同時，為了能進(jìn)一步的降低造價成本，邀請同濟(jì)大學(xué)李國豪-林同炎土建工程咨詢有限工程對水泥土攪拌樁擋土方案進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng)多方案的可行性及經(jīng)濟(jì)性對比，最終確定采用預(yù)應(yīng)力復(fù)合攪拌樁墻方案。

3 設(shè)計施工要點

3.1 圍護(hù)安全性驗算

雨水泵站保護(hù)工程擬采用復(fù)合型重力式（深層攪拌樁）擋土墻加預(yù)應(yīng)力抗彎構(gòu)造結(jié)構(gòu)。深層攪拌樁墻厚3.7m，牽涉開挖深度為5.5m，樁長12m，抗彎拉錨長18m，樁頂標(biāo)高為0m，計算時考慮地面超載10kPa，基坑在-1m標(biāo)高處設(shè)一道支撐，剛度為25MN/m2，預(yù)加軸力10kN/m。根據(jù)地質(zhì)條件及計算參數(shù)建模驗算，驗算結(jié)果見表3。

根據(jù)同濟(jì)啟明星軟件計算其最大位移為9.5mm，滿足要求。

3.2 攪拌樁布置及施工工藝要點

(1)基坑圍護(hù)靠近泵站側(cè)，施打7排攪拌樁,樁徑700mm,其中第2、4、6排攪拌樁間隔跳打；并兩端及中間內(nèi)側(cè)加打7排攪拌樁加固（圖2）。

(2)圍護(hù)的兩端頭設(shè)置（單排攪拌樁）喇叭口型延伸段，起到帷幕的作用，確保坑內(nèi)降水對帷幕外的雨水泵站不造成影響。圍護(hù)完成后,在挖土前2周開始預(yù)降水,降水效果良好。

(3)深層攪拌樁圓心均插長2.0m，Φ 12鋼筋，并與250mm厚鋼筋混凝土壓頂?shù)匿摻罹W(wǎng)片連成一體，以確保抗彎拉錨、鋼筋混凝土壓頂及深層攪拌樁共同作用(圖3)。

(4)預(yù)應(yīng)力孔施工采用工程地質(zhì)鉆機成孔，孔徑不小于130mm，鉆孔采用清水或泥漿護(hù)壁，孔深18m。成孔后將抗彎拉錨居中插入孔內(nèi)并插到孔底。先于孔內(nèi)填入碎石，然后進(jìn)行二次注漿，注漿壓力控制在0.3～0.5MPa。

(5)鉆孔注漿及鋼筋混凝土壓頂施工結(jié)束后，進(jìn)行抗彎拉錨張拉。工程張拉值應(yīng)大于180kN，并于180kN鎖定。

4 圍護(hù)方案施工效果及經(jīng)濟(jì)性對比

表3 攪拌樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全性驗算表

由于針對場地地質(zhì)特性和環(huán)境條件，采取了一系列的支護(hù)、降水措施，基坑開挖取得了良好的效果。

土方開挖后，攪拌樁表面均較圓滑，沒出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，樁垂直度良好，無明顯夾泥現(xiàn)象。基坑底部干燥，側(cè)壁樁與樁之間只有少量滲水，說明止水帷幕的作用已經(jīng)達(dá)到。

監(jiān)測結(jié)果顯示，當(dāng)基坑開挖結(jié)束后，整個基坑所有觀測點的變形值趨于穩(wěn)定，其最大側(cè)向位移量6mm，未超過本工程的設(shè)計極限位移量（9.5mm），基坑周圍道路最大沉降為3mm，雨水泵站運轉(zhuǎn)正常，基坑及周邊環(huán)境處于安全、穩(wěn)定的狀態(tài)。而施工進(jìn)度則比原計劃提前25d。

和鉆孔灌注樁與深層攪拌樁組合方案相比，預(yù)應(yīng)力復(fù)合攪拌樁墻方案優(yōu)化取消了鉆孔灌注樁、基坑內(nèi)鋼支撐、圍檁、地梁；基坑開挖由兩次挖土改變?yōu)橐淮瓮瓿伞２捎妙A(yù)應(yīng)力復(fù)合攪拌樁墻施工技術(shù)，在確保圍護(hù)效果的同時工程總造價降低30%。

5 結(jié)論和體會

該基坑工程采用預(yù)應(yīng)力復(fù)合水泥攪拌樁墻支護(hù)結(jié)構(gòu)方案,達(dá)到苛刻預(yù)期施工要求，同時為減少投資及工程早日完成投入使用創(chuàng)造了條件，這充分體現(xiàn)出預(yù)應(yīng)力復(fù)合深層攪拌樁支護(hù)是一種經(jīng)濟(jì)、實用、行之有效的施工技術(shù)，值得大力推廣。