邵 卿，張 萍，楊世潮，蘇 朋

(中國電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

0 引言

由于雙排樁支護(hù)可提供較大的側(cè)向剛度，并能有效控制基坑側(cè)向變形，因此，這種結(jié)構(gòu)形式在基坑支護(hù)工程中已得到廣泛應(yīng)用[1-5]。胡偉利等[6]將雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于港區(qū)護(hù)岸工程，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計(jì)算，發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。其他專家學(xué)者也對(duì)此有過類似研究[7-9]。

1 工程概況

北支江上游水閘、船閘工程主要工程項(xiàng)目包括新建上游水閘、船閘及工程范圍內(nèi)的堤防工程等。水閘由上游鋼筋混凝土鋪蓋、閘室及下游鋼筋混凝土護(hù)坦組成。左岸與防護(hù)堤相接，右岸與船閘上閘首相鄰。閘室段為水閘工程的主體，閘室為平底開敞式結(jié)構(gòu)，由閘底板、閘墩、工作閘門等組成。水閘共3孔，每孔凈寬60.0m，閘底板順?biāo)鞣较蜷L30.0m，閘室總寬225.0m(不含船閘)，閘墩頂高程為6.700m。采用底軸驅(qū)動(dòng)式翻板閘門，閘門尺寸為60.0m×4.9m(寬×高)，最大擋水高程6.000m。

上游水閘、船閘工程布置于上堵壩下游約70m的北支江河道，左岸與正在施工的泵站工程相鄰。因本工程左岸緊鄰配水泵站箱涵，故設(shè)計(jì)左岸為臨時(shí)基坑支護(hù)，基坑設(shè)計(jì)使用年限為2.0年，基坑安全等級(jí)為一級(jí)，安全重要性系數(shù)取1.1。

2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)

2.1 工程地質(zhì)概況

根據(jù)勘探揭露的地層情況，上游閘線基巖為燕山期入侵的花崗閃長巖，埋深達(dá)30～46m，左側(cè)埋深淺、右側(cè)深。上部第四系地層以沖海積地層為主，呈上細(xì)下粗的二元結(jié)構(gòu)。按地質(zhì)時(shí)代、成因類型及工程特性，自上而下劃分為7個(gè)大層：①填土和塘泥 該層主要分布于河道岸側(cè)和河道底，工程性能差；②粉細(xì)砂 灰黃色，稍密，飽和，含云母，偶夾層狀黏性土，中等壓縮性，工程性能一般；③淤泥質(zhì)黏土夾粉砂 主要有淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉砂和黏質(zhì)粉土夾粉砂2個(gè)亞層，工程性能差，屬高壓縮性土；④細(xì)砂 由粉細(xì)砂和含礫細(xì)砂2個(gè)亞層組成，灰、灰黃色，稍密～中密，飽和，中等偏低壓縮性～中等壓縮性，場(chǎng)區(qū)內(nèi)局部分布，工程性能一般；⑤粉質(zhì)黏土 有淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土和粉質(zhì)黏土與粉砂互層3個(gè)亞層，灰色，流塑～硬可塑，中等壓縮性～中等偏高壓縮性，局部分布，工程性能一般；⑥含礫/砂粉質(zhì)黏土 主要由含礫粉質(zhì)黏土、圓礫、中砂和卵石等4個(gè)亞層組成，主要呈現(xiàn)灰色、灰黃色及青灰色，整體工程性能較好；⑦花崗閃長巖 根據(jù)風(fēng)化程度分為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化花崗閃長巖，灰黃～灰白色，巖體結(jié)構(gòu)從上而下完整性增加，節(jié)理、裂隙減少，工程性能較好且逐步增加。

2.2 水文地質(zhì)概況

根據(jù)地下水賦存條件，水理性質(zhì)及水動(dòng)力特征可將工程區(qū)域地下水分為地表水、松散巖類孔隙水、孔隙承壓水及基巖裂隙水4類。

1)地表水 水位隨季節(jié)性變化及江水變化較大，勘探期間北支江河道水深1.6～3.3m，相應(yīng)高程3.202～5.810m。

2)松散巖類孔隙水 孔隙富水性和滲透性均呈現(xiàn)各向異性，水位隨季節(jié)變化明顯，地下水埋深0.70～2.70m，相應(yīng)高程4.930～6.390m。

3)孔隙承壓水 主要分布于下部的⑥4卵石層中。相對(duì)隔水層為上部的③淤泥質(zhì)黏土夾粉砂層及⑤1淤泥質(zhì)黏土層、⑤2粉質(zhì)黏土層。根據(jù)鉆孔SZK27號(hào)水位觀測(cè)，其承壓水穩(wěn)定水位高程為4.260m，表現(xiàn)為層間無壓水性質(zhì)。由于承壓水壓力小，承壓水對(duì)鉆孔灌注樁施工一般無影響。

4)基巖裂隙水 賦存于下部基巖裂隙中，水量貧乏，對(duì)本工程影響甚微。

3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

左岸基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ800@1 000/φ800@2 000，φ1 200@2 800/φ1 200@1 400 2排鉆孔灌注樁，水閘底板工程樁φ800@3 000，3排三軸水泥攪拌止水樁及若干三軸水泥攪拌加固樁，并結(jié)合坑內(nèi)4道混凝土結(jié)構(gòu)斜拋撐。鉆孔灌注樁嵌固深度為進(jìn)入⑥4卵石層≥2m，基坑豎向設(shè)4道支撐，每道支撐為800mm×900mm梁，中間設(shè)鋼立柱，端部在水閘底板上設(shè)置斜拋撐牛腿，水平間距9m，長度25.45m；第2，3道支撐采用φ609×16鋼管，水平間距3m。樁間網(wǎng)噴混凝土，采用φ6.5@250鋼筋網(wǎng)×250鋼筋網(wǎng)，100mm厚C20噴射混凝土。2排灌注樁樁頂設(shè)鋼筋混凝土冠梁，截面尺寸1 400mm×900mm，中間連梁截面尺寸800mm×900mm。灌注樁平面布置如圖1所示。

圖1 灌注樁平面布置

4 基坑支護(hù)施工

4.1 施工平臺(tái)填筑

在汛期影響下，河水位為5.700～5.800m，為滿足三軸水泥攪拌樁及鉆孔灌注樁安全施工作業(yè)條件，作業(yè)平臺(tái)至少高于地下水位1.5m，綜合考慮，三軸水泥攪拌樁施工作業(yè)平臺(tái)高程需達(dá)到7.000m標(biāo)高。本基坑支護(hù)施工平臺(tái)填筑前應(yīng)對(duì)原狀回填塊石、障礙物及相鄰標(biāo)段圍堰遺留淤泥等進(jìn)行挖除，吹填外側(cè)加固樁臨江側(cè)填筑邊線≥20m，為增加軟土地基承載力，故全部采用充砂管袋填筑防滲，管袋棱體外側(cè)按1∶3 進(jìn)行放坡，施工平臺(tái)上游填筑與堵壩相接，確保吹填質(zhì)量。

4.2 三軸水泥攪拌樁施工

本工程三軸水泥攪拌樁設(shè)計(jì)要求采用“二噴二攪”施工工藝，止水帷幕采用套接一孔法施工，坑內(nèi)加固相鄰樁搭接250mm。攪拌樁采用P·O42.5水泥，水泥摻量為20%，水灰比為1.5。

三軸水泥攪拌樁施工分為止水樁和坑內(nèi)加固樁，如圖2所示，其中陰影部分為重復(fù)套鉆，保證墻體的連續(xù)性和接頭的施工質(zhì)量，三軸水泥攪拌樁的搭接及施工設(shè)備的垂直度補(bǔ)正依靠重復(fù)套鉆來保證，以達(dá)到止水目的。

圖2 三軸水泥攪拌樁施工順序

4.3 鉆孔灌注樁施工

本工程采用雙排鉆孔灌注樁，閘閥室位置結(jié)合一道鋼筋混凝土斜拋撐方案。典型支護(hù)剖面如圖3所示。左岸基坑支護(hù)分為基坑支護(hù)鉆孔灌注樁和施工平臺(tái)閘室范圍內(nèi)鉆孔灌注樁。三軸水泥攪拌樁施工完成后，即進(jìn)行鉆孔灌注樁施工。

圖3 典型支護(hù)剖面

左岸基坑支護(hù)φ800鉆孔灌注樁共99根，樁長15.1m；φ1 200鉆孔灌注樁共45根，樁長24.6m。施工平臺(tái)閘室底板范圍內(nèi)φ800鉆孔灌注樁共90根，樁長18m。根據(jù)地質(zhì)資料，鉆孔灌注樁施工采用GPS-20型鉆機(jī)造孔，水下直升導(dǎo)管法澆筑混凝土。鉆孔灌注樁施工要求如下。

1)根據(jù)鉆孔灌注樁直徑、樁數(shù)、中心間距、樁頂/底標(biāo)高、配筋等參數(shù)施工，樁頂嵌入冠梁深度100mm。

2)鉆孔灌注排樁應(yīng)采用跳打法施工，相鄰兩樁最小施工間隔時(shí)間≥36h。

3)樁位偏差軸線和垂直軸線方向均≤50mm；垂直度偏差≤0.5%。樁徑允許偏差±50mm，充盈系數(shù)≥1.0?？椎壮猎穸取?00mm。

4)成孔施工應(yīng)一次不間斷完成，成孔完畢至灌注混凝土的時(shí)間間隔≤24h。

5)鋼筋籠可整段或分段制作，視鋼筋籠的長度、整體剛度、起吊設(shè)備等確定。

6)鋼筋籠主筋間距允許偏差±10mm，箍筋間距允許偏差±20mm，鋼筋籠直徑允許偏差0～10mm，鋼筋籠保護(hù)層允許偏差±20mm，鋼筋籠制作長度及安裝深度允許偏差±100mm。

7)支護(hù)樁采用C30水下灌注混凝土。水下混凝土必須具有良好的和易性，水灰比宜為0.5～0.55，坍落度可取180～220mm。水下混凝土必須連續(xù)灌注，每根樁的灌注時(shí)間按初盤混凝土的初凝時(shí)間控制。

8)支護(hù)樁超灌高度取800mm。冠梁施工前，應(yīng)將支護(hù)樁樁頂浮漿鑿除，并將殘?jiān)?、浮土和積水清理干凈，鑿除浮漿后必須保證暴露的樁頂混凝土達(dá)到強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，鑿樁不得破壞樁身質(zhì)量。

9)支護(hù)樁施工前應(yīng)做好試樁工作，確定灌注樁的成樁工藝、泥漿配合比等參數(shù)后方可進(jìn)行正式施工。

4.4 鋼立柱施工

鋼支撐采取場(chǎng)內(nèi)制作，支撐柱均采用460mm×460mm十字型鋼柱。

鋼立柱與水閘基坑工程樁相結(jié)合，鋼立柱底端插入灌注樁≥3m，延伸至底板，在底板中設(shè)置鋼桁架止水片，單根立柱采用4根∟140×14，四面均采用-420×200×10鋼板進(jìn)行焊接，間距50cm。鋼立柱深入支撐梁40cm。立柱成孔垂直度≤L/150，立柱樁沉渣厚度≤50mm，立柱及立柱樁定位偏差≤20mm，立柱垂直度≤L/200。

4.5 冠梁、連梁、支撐梁施工

左岸基坑支護(hù)冠梁、連梁分為4種規(guī)格： ①1 200mm×900mm,長106.9m； ②1 400mm×800mm,長87.7m； ③800mm×800mm,長174.8m； ④800mm×900mm,長122.0m。灌注樁施工并檢測(cè)完成后，對(duì)7.00m施工平臺(tái)開挖至4.100m標(biāo)高，鑿除樁頭、整平并進(jìn)行冠梁施工，冠梁施工時(shí)應(yīng)預(yù)留支撐梁鋼筋。

采用4道鋼筋混凝土支撐，截面尺寸為800mm×900mm，兩側(cè)間距9m，第2道與第3道間距為6m，斜支撐坡度為1∶11，其頂面與冠梁頂面持平。混凝土斜拋撐牛腿設(shè)置在水閘閘室底板上，底板施工時(shí)應(yīng)預(yù)留插筋，待底板施工完成后進(jìn)行4個(gè)牛腿施工，牛腿底寬為2 500mm×1 000mm。

4.6 自流深井施工

本工程左岸基坑支護(hù)止水帷幕范圍內(nèi)設(shè)置15口自流深井，有效降低支撐荷載，間距10m，管井直徑300mm，PVC管上打φ14@50梅花形孔，外包70目鋼絲網(wǎng)和塑料絲網(wǎng)3層，并用6目鉛絲網(wǎng)綁扎，基坑內(nèi)外深井井底高程均為-7.000m或進(jìn)入 ⑤1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土1.0m，孔內(nèi)回填級(jí)配砂，孔底內(nèi)置潛水泵。

施工工藝流程為：泥漿池砌筑→井點(diǎn)測(cè)量定位→鉆機(jī)定位→鉆孔→清孔→回填砂礫底層→吊放降水管→回填砂礫過濾層→封口→管井降水。

4.7 混凝土支撐梁拆除

結(jié)合本工程實(shí)際情況，因水閘底板為異形面，不具備機(jī)械拆除條件，故采用人工拆除方案，人工拆除前應(yīng)搭設(shè)作業(yè)腳手架，并在支撐梁施工范圍內(nèi)滿鋪2層木模板+1層30cm厚砂袋，對(duì)底板面層進(jìn)行有效保護(hù)，以防止破碎支撐梁混凝土施工時(shí)混凝土塊體自由下落，對(duì)底面層造成沖擊破壞。

腳手架寬度為2 500mm，立桿間距1 500mm，支撐底水平桿距梁底200mm，水平桿間距1 500mm，為防止支撐斷裂時(shí)沖擊水平桿，在梁底水平桿中間部位增設(shè)1根立桿，間距1 500mm，操作臺(tái)上滿鋪腳手片，板下滿掛密目安全網(wǎng)，外立桿必須搭設(shè)剪刀撐，以確保腳手架底部均勻受力及穩(wěn)定。在距地面200mm處應(yīng)設(shè)置掃地桿，在腳手架操作平臺(tái)立管下墊方木或槽鋼。支撐架結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 支撐架結(jié)構(gòu)示意

4.8 樁間網(wǎng)噴混凝土

樁間土采用掛設(shè)φ6.5@250×250鋼筋網(wǎng)并噴射C20混凝土進(jìn)行支護(hù)，厚100mm。

樁間噴射混凝土采用濕噴工藝。噴射混凝土骨料在施工場(chǎng)地內(nèi)集中拌合，用小推車運(yùn)至混凝土噴射機(jī)附近進(jìn)行噴射作業(yè)。土方開挖一段后，應(yīng)立即掛網(wǎng)并噴射混凝土。鋼筋籠加工時(shí)，在支護(hù)樁背水側(cè)預(yù)留φ12@600插筋，基坑開挖后將其鑿出，并將鋼筋網(wǎng)片與預(yù)埋插筋焊接，以確保鋼筋網(wǎng)片與支護(hù)樁可靠連接。鋼筋網(wǎng)片隨初噴面的起伏鋪設(shè)，網(wǎng)片搭接長度為1～2個(gè)網(wǎng)格，然后再噴射混凝土至設(shè)計(jì)厚度。噴射混凝土施工工藝如圖5所示。

圖5 噴射混凝土施工工藝

5 基坑監(jiān)測(cè)

沉降監(jiān)測(cè)采用C20混凝土澆筑250mm×250mm×500mm矩形結(jié)構(gòu)，埋入測(cè)量標(biāo)。一項(xiàng)或一個(gè)區(qū)域的沉降點(diǎn)應(yīng)連成閉合水準(zhǔn)路線，利用三等水準(zhǔn)測(cè)量。按GB 12898—2009 《國家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》進(jìn)行檢定。支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測(cè)按每組間距20m控制，水平位移與沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)使用同一點(diǎn)，并與相應(yīng)的結(jié)構(gòu)水平位移位置對(duì)應(yīng)，各測(cè)點(diǎn)頂部刻上標(biāo)記。土體水平位移采用腳手架鋼管夯實(shí)進(jìn)入穩(wěn)定土層1.2m，保證鋼管垂直于土體，且鋼管上口采用鋼鋸條進(jìn)行測(cè)量標(biāo)記。水平位移監(jiān)測(cè)采用極坐標(biāo)法或視準(zhǔn)線法，基坑開挖前1周建立各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的初始坐標(biāo)，基坑開挖后將每次測(cè)量值與初始值對(duì)比得到該點(diǎn)的位移量，利用極坐標(biāo)法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到最終位移量。

6 結(jié)語

雙排灌注樁斜拋撐支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于北支江上游水閘、船閘深基坑工程，通過嚴(yán)控設(shè)計(jì)與施工過程，取得良好的應(yīng)用效果，為復(fù)雜雙排灌注樁斜拋撐支護(hù)結(jié)構(gòu)在水閘、船閘深基坑工程中的應(yīng)用提供了新的思路。