檀少彬

雙排樁擋土結(jié)構(gòu)是近年來(lái)在建筑深基坑支護(hù)工程領(lǐng)域中應(yīng)用較廣泛的新型擋土結(jié)構(gòu)型式，它是由兩排平行的鋼筋混凝土樁以及樁頂連梁形成的空間門架式支護(hù)結(jié)構(gòu)體系。這種擋墻結(jié)構(gòu)從功能上看，既滿足了臨時(shí)性的施工圍護(hù)作用，又可兼做永久性結(jié)構(gòu)擋墻的一部分，加上不用設(shè)置支撐，減少了基坑內(nèi)的施工干擾，對(duì)施工較為有利。從結(jié)構(gòu)受力看，其剛度大，位移小且整體性好，可以有效限制支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形。將這種結(jié)構(gòu)型式應(yīng)用到西淝河泵站攔污閘翼墻的設(shè)計(jì)當(dāng)中，解決了場(chǎng)地狹窄情況下翼墻的布置選型及施工安全問(wèn)題，可以給類似的工程設(shè)計(jì)提供參考。

一、工程概況

西淝河泵站工程位于安徽省淮河流域西淝河出口處，泵站規(guī)劃設(shè)計(jì)總排澇流量 180m3/s，為大（2）型工程，工程等別為Ⅱ等。泵站由攔污閘、進(jìn)水前池、泵房、出口擴(kuò)散段等組成，其中攔污閘上方有110kV架空電力線路通過(guò)，并在閘下游左岸翼墻附近布置有電力桿塔，根據(jù)《電力設(shè)施保護(hù)條例實(shí)施細(xì)則》的規(guī)定，對(duì)于66kV及以上的電力線路，任何單位和個(gè)人不得在距架空電力線路桿塔、拉線基礎(chǔ)外緣10m范圍內(nèi)進(jìn)行取土、打樁、鉆探、開(kāi)挖等活動(dòng)。該翼墻原設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土扶壁式結(jié)構(gòu)，翼墻墻后基礎(chǔ)距桿塔基礎(chǔ)最近處僅11m，完全沒(méi)有放坡開(kāi)挖的條件。為了保證翼墻施工和電力桿塔及線路的安全，經(jīng)過(guò)多方案的比較，最終決定取消扶壁式擋墻方案，采取雙排鉆孔灌注樁作為翼墻基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，并兼做永久性翼墻結(jié)構(gòu)，作用在翼墻上的側(cè)向土壓力由雙排樁承擔(dān)。

二、雙排樁擋墻設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

由于擋墻工程既屬于水利工程范圍，又涉及建筑基坑，因此需結(jié)合《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL379-2007）和《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。擋墻建筑物級(jí)別為3級(jí)，按《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，土質(zhì)地基上擋土墻抗傾覆安全系數(shù)的允許值為1.5，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值為1.25。若按基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)來(lái)劃分，其安全等級(jí)為3級(jí)，根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，抗傾覆安全系數(shù)的允許值為1.15，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值為1.25。綜合上述規(guī)程、規(guī)范的規(guī)定，從安全角度考慮，該擋墻工程抗傾覆安全系數(shù)取1.5，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)取1.25。

2.土層參數(shù)

根據(jù)勘探孔揭露，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試及室內(nèi)土工試驗(yàn)，攔污閘下游左岸翼墻處土層分為3層，自上而下分別為①2層中～重粉質(zhì)壤土、③1層重粉質(zhì)壤土～粉質(zhì)粘土、③2層中、重粉質(zhì)壤土，各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

前、后排樁徑均為1.0 m，樁間距均為1.5 m，梅花型布置，樁長(zhǎng)均為15.4 m，因場(chǎng)地狹窄，排距取3.0 m，樁頂采用寬4.0 m、厚0.8 m的樁頂連梁將雙排樁連成整體。為防止水流沖刷、淘空樁間土，同時(shí)為保證前排樁臨水側(cè)的平整、美觀，于前排樁前設(shè)50cm厚C25鋼筋混凝土面板，雙排樁擋墻設(shè)計(jì)剖面見(jiàn)圖1。

表1 土層參數(shù)表

4.計(jì)算方法選擇及結(jié)構(gòu)計(jì)算成果

排樁式擋墻支護(hù)宜采用平面桿系結(jié)構(gòu)彈性支點(diǎn)法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。該方法是將排樁簡(jiǎn)化為豎直放在土中的彈性地基梁，將土體簡(jiǎn)化為豎向的溫克爾彈性地基，然后計(jì)算因基坑開(kāi)挖造成基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外的壓力差而引起的樁基變形和內(nèi)力。

結(jié)構(gòu)計(jì)算采用理正深基坑計(jì)算程序，結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算成果見(jiàn)圖2。

5.穩(wěn)定性驗(yàn)算

（1）嵌固穩(wěn)定性驗(yàn)算

雙排樁結(jié)構(gòu)的嵌固穩(wěn)定性應(yīng)符合下式規(guī)定：

式中：Kem—嵌固穩(wěn)定安全系數(shù)；

Eak、Epk—分別為排樁外側(cè)主動(dòng)土壓力、排樁內(nèi)側(cè)被動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；

Za、Zp—分別為排樁外側(cè)主動(dòng)土壓力、排樁內(nèi)側(cè)被動(dòng)土壓力合力作用點(diǎn)至排樁底端的距離（m）；

G—雙排樁、樁頂連梁和樁間土的自重之和（kN）；

ZG—雙排樁、樁頂連梁和樁間土的重心至前排樁邊緣的水平距離（m）。

計(jì)算得Kem=1.617>1.5，滿足規(guī)范要求。

（2）整體滑動(dòng)穩(wěn)定性

整體滑動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算方法采用瑞典條分法，應(yīng)力狀態(tài)采用總應(yīng)力法。雙排樁整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)安全系數(shù)Ks=2.141>1.25，滿足規(guī)范要求。

三、施工及監(jiān)測(cè)結(jié)果

圖1 雙排樁擋墻設(shè)計(jì)剖面圖

圖2 雙排樁結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算成果圖

雙排樁施工工序?yàn)椋呵芭艠冻煽着c澆筑→后排樁成孔與澆筑→樁頂連梁施工→樁前土方開(kāi)挖→臨水側(cè)樁前鋼筋混凝土面板施工。考慮到工程工期緊，施工采用高效、環(huán)保的旋挖鉆機(jī)泥漿護(hù)壁成孔，以確保成樁質(zhì)量。

為保證施工過(guò)程中電力桿塔及基坑的安全，在樁頂連梁布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)，對(duì)基坑土方開(kāi)挖及樁前鋼筋混凝土面板施工過(guò)程中樁頂變形進(jìn)行觀測(cè)。墻頂變形主要發(fā)生土方開(kāi)挖過(guò)程中、攔污閘底板施工前，墻頂位移變化較快，底板澆筑后墻頂水平位移逐漸趨于穩(wěn)定，與深層水平位移結(jié)果相一致，墻頂水平位移較小，均控制在50mm以內(nèi)。

該翼墻自2016年3月建成以來(lái)，未發(fā)生沉降、傾斜、開(kāi)裂等變形，運(yùn)行效果良好，得到各方的好評(píng)。

四、結(jié)論

（1）雙排樁結(jié)構(gòu)變形小，整體自穩(wěn)性好，同時(shí)基坑內(nèi)無(wú)需設(shè)置內(nèi)支撐，施工便捷，尤其對(duì)于土方開(kāi)挖。

（2）建成以來(lái)，墻體平順完整，無(wú)裂紋，擋墻變形微小，狀態(tài)良好，證明設(shè)計(jì)和施工是成功的。

（3）該工程采用雙排樁擋墻結(jié)構(gòu)，有效地對(duì)周邊建筑進(jìn)行了保護(hù)，并且將臨時(shí)性的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)與永久性結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，是一種值得推廣的結(jié)構(gòu)型式