預制拼接H形圍護樁在深厚砂性地層中的應用

周玉石

1. 上海城地建設股份有限公司 上海 200062；2. 上海城地巖土設計有限公司 上海 200062

上海2層地下室的基坑通常采用鉆孔灌注樁結合外圍水泥土攪拌樁止水帷幕作為圍護結構[1]。但在深厚砂性土層中，泥漿護壁式鉆孔灌注樁通常存在混凝土超灌、串孔、鋼筋外露等問題，為此，本文提出采用在五軸水泥土攪拌樁中植入預制拼接H形圍護樁作為豎向受力體系，并在砂性土層較厚的長風地區2層地下室車庫施工中進行了應用[2-5]。

1 預制拼接H形圍護樁

在基坑圍護結構中采用預制裝配式結構，不僅產品質量有保障，還可簡化現場作業，減少施工噪聲、振動、泥漿等環境污染。預制混凝土圍護樁具有樁身質量好、施工速度快、樁身檢測方便、可工廠化生產、一次性投入、無回收費用等優點。但預制混凝土圍護樁工廠化制作，樁長為標準化長度，在基坑支護工程中需要進行接樁。筆者根據工程實際需求，設計了翼緣L形鋼板-鋼連接板-高強螺栓的接頭形式（圖1、圖2）連接預應力混凝土預制H形樁端，較好地解決了生產、運輸環節中樁長的限制問題。

2 工程實例

2.1 工程概況

圖1 預制拼接H形圍護樁截面

圖2 預制拼接H形圍護樁接頭構造

擬建項目位于上海市普陀區，工程建筑主要包括3幢15～18層甲級辦公樓、1～3層商業裙房。整個地塊下設2層地下室。整體工程分為A、B區進行施工（圖3），A區基坑開挖面積為8 510 m2，B區基坑開挖面積為22 513 m2。

參考勘察報告及周邊道路標高，擬建場地總體地勢較平坦，一般區域開挖深度10.7 m，主樓區開挖深度11.2（11.4） m，局部降板區開挖深度11.3～13.8 m。

2.2 工程地質及水文條件

2.2.1 土層分布

擬建地區地層在勘察深度范圍內主要可劃分以下幾層：①雜填土、②1黏質粉土、②3砂質粉土、④黏土、⑤1粉質黏土、⑤3-1粉質黏土夾薄層黏質粉土、⑤3-2粉質黏土夾薄層黏質粉土、⑤4黏質粉土夾粉質黏土、⑥粉質黏土、⑦1粉砂。

圖3 基坑分區示意

2.2.2 潛水及承壓水

本場地淺部地下水屬潛水類型，主要補給來源為大氣降水、地表徑流。潛水位埋深隨季節、氣候等因素而有所變化。上海市年平均高水位埋深為地表面下0.5 m，設計按照不利原則選擇地下水位埋深。場地中存在第⑦層承壓含水層，承壓水水頭埋深3～12 m，設計計算按3.0 m考慮。

2.3 圍護選型

A、B分區間分隔樁原設計采用φ800 mm@1 000 mm鉆孔灌注樁，灌注樁有效長度20.0 m；鉆孔灌注樁內、外均采用φ800 mm@500 mm五軸水泥土攪拌樁作為止水帷幕，樁長分別為7.9 m及16.65 m（圖4）。

圖4 分隔墻原鉆孔灌注樁設計方案

考慮分隔墻兩側均采用五軸水泥土攪拌樁進行止水造價偏高，最終實施時采用φ1 000 mm@600 mm五軸水泥土攪拌樁內插H850 mm×400 mm×180 mm×140 mm（B型）預制構件，插二跳一（間距900 mm），板樁長度21.0 m的圍護方案（圖5）。

3 結語

實踐證明，上海地區典型深厚砂性土地層中選用強制攪拌五軸水泥土攪拌樁內植入H形預制拼接式圍護樁的圍護形式是切實可行的（圖6、圖7）。

圖5 分隔墻預制拼接H形板樁設計方案

圖6 基坑開挖到第2道支撐時2種圍護結構

圖7 基坑開挖到底拆除第2道支撐最不利工況

與鉆孔灌注樁加水泥土攪拌樁止水帷幕的圍護形式相比，該圍護形式具有以下優點：

1）造價降低10%～15%。預制拼接H形圍護樁選用強度1 420 MPa的PC鋼棒作為受力主筋，混凝土強度增加至C50。

2）樁材工廠生產，質量有保證，進一步簡化了現場施工控制的環節，也合理地避免了工藝受地層情況的影響。