混合配筋預應力管樁在水工建筑物深基坑支護中的應用

賈 濤

(滄州水利勘測設計院， 河北 滄州 061000)

混合配筋預應力管樁在水工建筑物深基坑支護中的應用

賈 濤

(滄州水利勘測設計院， 河北 滄州 061000)

混合配筋預應力管樁(PRC)除保留傳統(tǒng)預應力混凝土管樁的力學性能外，還提高了傳統(tǒng)管樁的水平抗剪性能，可在水工建筑物深基坑支護中推廣應用。該管樁采用錘擊式施工與預應力錨索組成支護體系，支護效果良好，縮短了施工工期，節(jié)省了施工費用。可在同類工程中推廣應用。

混合配筋預應力管樁； 深基坑支護； 泵站； 推廣應用

1 前 言

近來隨著城市建設的迅速發(fā)展，土地資源日益緊缺，傳統(tǒng)水工建筑物深基坑多采用大開挖放坡的方式，其優(yōu)點是施工工藝簡單、安全性較高，缺點是開挖面較大、工程占地較多、對周邊建筑物及地埋管線容易造成影響。為確保基坑周圍的安全、保障施工進度、減少占地，選擇技術可行、造價合理的支護方案成為重要的前提。混合配筋預應力管樁(PRC)基坑支護技術作為一種多用于工業(yè)及民用建筑基坑支護的型式，具有環(huán)保降噪、結構可靠、經(jīng)濟合理、施工安全、施工速度快的特點，同時，較傳統(tǒng)預應力管樁，該型管樁除保留傳統(tǒng)預應力管樁的性能外，在樁體內加入了一定數(shù)量的非預應力鋼筋，提高了傳統(tǒng)管樁的水平抗剪性能，有效提高了基坑支護結構整體穩(wěn)定性。

2 工程概況

大浪淀樞紐泵站位于河北省滄州市大浪淀水庫以南淀南排干渠首，該泵站是李家岸位山(潘莊)引黃連通工程中的重要節(jié)點性工程。該泵站設計引水流量12m3/s，主要建筑物包括站前清污閘、前池、泵房、出水池、泵站管理用房等，順水流方向全長87m，站址處地下水埋深2.15～4.55m。基坑深度分別為清污閘7.20m、泵室9.10m、出水池9.40m。由于站址處東北側100m緊鄰水庫大堤，南側河岸5m處為國道，為保證大堤安全及交通要求，該泵站基坑無法采用傳統(tǒng)的放坡開挖方式，在綜合考慮工程造價及工期要求的前提下，采用混合配筋預應力管樁(PRC)作為支護結構主體。

3 工程地質條件

勘探深度范圍內揭露地層均為第四系松散沉積物，按其成因類型、巖性特征、分布埋藏條件和物理力學性質劃分為11個主要工程地質層，地基主要特性指標見表1。

表1 地基土層物理力學指標建議值

4 支護方案

4.1 支護總體布置

根據(jù)實際地形及周邊建筑物位置，泵站整體基坑支護布置型式分別如下：基坑南側、西側主泵房、安裝間、出水池部位緊鄰道路，場地受限，采用垂直開挖，樁錨支護；安裝間南北兩側有約7m放坡空間，采用復合土釘墻支護，設置前排樁和兩道預應力錨桿，坑內留土臺反壓處理；基坑北側出水池及基坑南側清污閘基坑場地較為寬裕，采用放坡開挖與支護防滑樁相結合的支護方式；北側出水池兩側緊鄰U形槽，場地受限，采用垂直開挖，樁錨支護；北側主泵房、安裝間、出水池部位場地較為寬裕，采用放坡開挖。場地地下水位埋深高于基底面，擬采用帷幕止水；東側淀淀南排干水深1.5m左右，施工前應做臨時圍堰，防止明水涌入基坑內部。基坑支護共分為8個拐點(即拐點A～拐點H)，共分為7段(見圖1)。

4.2 支護結構選型

計算根據(jù)圍護結構時采用等剛度代換的原則，將PRC樁替換為相應直徑的C30鉆孔灌注樁參與計算，得到彎矩設計值及剪力設計值后進行樁選型設計。PRC預制樁結構型式見圖2，該工程所采用的預制管樁類型及力學性能見表2。

圖2 PRC樁配筋結構

外徑D/mm型號壁厚t/mm預應力筋中心所在圓直徑Dp/mm單節(jié)樁長L/m混凝土強度等級混凝土有效預壓應力σpc/MPa預應力筋螺旋箍筋非預應力筋抗裂彎矩Mcr/(kN·m)彎矩設計值M/(kN·m)抗剪承載力設計值Vu/kN抗裂剪力Q/kN700C110590≤15C8010.8720A12.6Ab620C12472780450497800B110690≤15C808.1524A10.7Ab624C12547899495552

4.3 支護結構設計

4.3.1 AB段、GH段、DE段

采用放坡和防滑支護樁相結合的支護型式。采用1∶2放坡，邊坡中部及頂部設平臺。排樁采用混合配筋預應力混凝土管樁(PRC-I 700C110型)，樁長10.0m，樁間距1.2m。帽梁高度0.6m，寬度1.0m；支護樁后設φ600水泥土攪樁防滲墻，樁長11.0m；樁間土掛鋼板網(wǎng)片噴射50mm厚C20細石混凝土護面(見圖3)。

圖3 AB段、GH段、DE段基坑支護型剖面

4.3.2 BC段剖面

采用放坡型式。采用1∶2放坡，高程4.00m處設3m寬平臺。距離邊坡上口線1.5m處設φ600水泥土攪樁防滲墻，樁長11m。

4.3.3 CD段、EF段、FG段

采用樁錨結合的支護型式。排樁采用混合配筋預應力混凝土管樁(PRC-I 800B110型)，樁長21m，樁間距1.2m。支護樁后設φ600水泥土攪樁防滲墻，樁長11m；樁間土掛鋼板網(wǎng)片噴射50mm厚C20細石混凝土護面。預應力錨索設置兩道，水平間距1.2m，錨索長28m，樁間土掛鋼板網(wǎng)片噴射50mm厚C20細石混凝土護面(見圖4)。

圖4 CD段、EF段、FG段基坑支護剖面

5 施工技術要求

5.1 工藝流程

施工準備、場地平整→測量放線→壓樁→第一步挖土→冠梁施工→分步分段挖土→樁間掛鋼筋網(wǎng)片噴射混凝土→錨索成孔、注漿→設置腰梁→錨索張拉→下一步挖土→基坑監(jiān)測。

5.2 打樁

打樁前先確定打樁順序，采取隔一樁跳打。打樁時根據(jù)放出的樁位點把樁機就位，打樁應樁位準確、樁身垂直，把樁壓至設計標高，樁位偏差不應大于50mm。

5.3 樁間土掛鋼筋網(wǎng)片噴射混凝土

在噴射混凝土前，進行人工修整樁間土體，掛網(wǎng)鋼筋采用φ6@200×200mm。噴射混凝土強度等級為C20，噴射作業(yè)應分段進行，同一分段內應自下而上進行噴射，同時要在坡面上設置厚度標尺，噴射混凝土終凝2h后，澆水養(yǎng)護7d。

5.4 錨索施工

鉆機應在錨孔定位前準確就位，墊平底座，控制鉆桿的傾斜角度，確保偏差不應大于2°，高差不超過30mm，超過時應準確校核。預應力錨索設置兩道，水平間距1.2m，錨頭標高分別為6.0m和3.0m，第一道錨索，采用2×15.2 1860級鋼絞線，長度28m，錨固段長度21m；第二道錨索，采用3×15.2 1860級鋼絞線，長度28m，錨固段21m。錨索鉆孔注漿漿液攪拌均勻，隨攪隨用，漿液保證在初凝前用完，并嚴防石塊和雜物等混入。若注漿出現(xiàn)間歇，必須采取措施。實際注漿量不得少于錨桿的理論計算量，即注漿充盈系數(shù)不得小于1.0。注漿體終凝前嚴禁擾動錨桿。

5.5 腰梁施工

腰梁采用2×32a工字鋼腰梁，鋼梁位置管樁設置高度為500mm套箍，鋼梁與套箍采用焊接連接，套箍采用DN800mm無縫鋼管加工而成采用螺栓與管樁連接，見圖4。

圖4 支護樁馬錨索及腰梁連接

6 基坑觀測

為了保證周邊道路、相鄰建筑物及支護結構自身的穩(wěn)定安全，在基坑開挖及支護期間設置位移監(jiān)測點8個、基坑邊地面沉降點6個，對周邊25m范圍內建筑物進行沉降和水平位移監(jiān)測。基坑邊坡土體頂部水平位移和支護結構側移須每日觀測。如基坑開挖深度逐漸挖深或發(fā)現(xiàn)坑壁土體變形發(fā)展較大時，需采取有效措施，避免基坑支護失事。

7 結 語

大浪淀樞紐泵站基坑支護采用PHC預應力管樁錨索支護與水泥土攪拌樁止水帷幕相結合的施工技術，基坑支護可靠，在保證施工安全的同時，極大提高了工程進度。施工過程實時對基坑周邊土體沉降及位移進行監(jiān)測，監(jiān)測結果表明基坑變形量在規(guī)定范圍內，周圍水庫圍堤、道路及地面未出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，支護效果理想。混合配筋預應力管樁的使用，可逐步在該地區(qū)其他水工建筑物深基坑支護中應用推廣。

[1] 聶慶科，梁金國.深基坑雙排樁支護結構設計理論與應用[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

[2] 郭楊，楊成斌.預應力混凝土管樁應用新技術[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2016.

[3] 李娟，吳書義，劉玉利.旋噴樁止水帷幕與樁錨聯(lián)合支護在深基施工中的應用[J].建筑施工，2009,31(4)：258-260.

Application of pre-stressed reinforcement concrete pipe pile in the deep foundation pit support of hydraulic structures

JIA Tao

(CangzhouWaterConservancySurveyandDesignInstitute,Cangzhou061000,China)

Pre-stressed reinforcement concrete pipe pile (PRC) reserves the mechanical performance of traditional pre-stressed concrete pipe piles on the one hand, it also improves the horizontal shear-resistant performance of traditional pipe piles on the other hand. PRC can be promoted and applied in deep foundation pit support of hydraulic structures. The pipe piles adopt hammer-based construction and pre-stressed anchor cable to form a support system. Supporting effect is good, the construction period is shortened, and the construction cost is saved. The method can be applied in the similar projects.

pre-stressed reinforcement concrete pipe pile; deep foundation pit support; pumping station; popularization and application

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.03.004

TV332

A

1005-4774(2017)03- 0011- 05