排桩挡土墙在电力工程中的应用

2011-06-12韩晓晶

山西建筑 2011年22期

韩晓晶

0 引言

挡土墙是抵挡土压力、防止土体坍塌的构筑物，边坡支护工程中常用的挡土墙形式有重力式、悬臂式、扶壁式、板桩式等。排桩支护结构是以某种桩型按队列式布置组成的支护结构，其主要作用为挡土、截水、防渗，是目前深基坑支护工程中使用最为广泛的支护形式，其常用的桩型是沉管灌注桩、钻(冲)孔灌注桩和人工挖孔灌注桩。

当在有场地限制、边坡条件复杂的电力工程边坡支护中无法采用占地较大的传统的重力式、钢筋混凝土挡土墙形式时，可利用排桩布置形式灵活、占地面积小、对周围环境影响小等优点，将排桩结构作为永久性挡土墙使用。

笔者就人工挖孔灌注桩排桩挡土墙在深圳某变电站边坡支护的应用进行探讨。

1 工程概况

深圳某变电站工程所在场地东邻市政道路，毗邻塘朗山公园，西侧为建设中的高层住宅小区。本工程场地标高低于西侧高层住宅小区7 m～10 m。

本工程位于抗震设防烈度7度区，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组，设计特征周期为0.35 s。场地土的类型为中软土，建筑场地类别为Ⅱ类。场地内未见可液化地层。

其场地的工程地质条件:场地原始地貌单元为塘朗山高丘陵坡地前缘，后为采石场地，场地经由填方整平，西、南两侧形成高约3 m～10 m填土边坡;场地地层自上而下为人工填石(土)层(Qml)及加里东期(Mr3)混合花岗岩的中、微风化层;各岩土层工程地质特征分述如下:

①人工填石(Qml)。灰褐、黄褐、杂色，填石成分为中～微风化混合花岗岩，粒径一般2cm～40cm，个别大者可达60cm以上，不均匀含粉质粘土及砂砾，局部粉质土及砂砾富集为人工填土，稍湿，松散～稍密状态。本层在场地内均有分布，层厚6.80 m～18.00 m。承载力特征值fak=80 kPa～100 kPa。

②加里东期混合花岗岩(Mr3)。本场地下伏基岩为加里东期混合花岗岩，混合花岗结构，块状构造。本次勘察揭露按其风化程度可分为中风化岩及微风化岩，分述如下:②中风化混合花岗岩:褐红、褐黄色，裂隙发育，裂隙及岩石面铁质浸染，岩芯呈碎块、饼状，岩块坚硬，合金钻进困难。本层在1号、8号钻孔有揭露，层厚1.10 m，层顶埋深12.00 m ～12.20 m，层顶标高38.26 m ～38.38 m。承载力特征值fak=2000 kPa。③微风化混合花岗岩:灰色，见有少量裂隙发育，裂隙面铁质浸染，岩芯呈短柱、碎块状，岩石新鲜、坚硬，需用金刚石钻进。本层在场地内均有分布，钻探揭露层厚1.30 m ～3.60 m，层顶埋深6.80 m ～18.00 m，层顶标高32.73 m ～43.61 m。承载力特征值 fak=5000 kPa。

场地地下水埋藏较深，勘察深度内未量测到地下水位。

因此可知:本场地①人工填石层厚度较大，土层厚度6.8 m～18.0 m，土体中含大量碎、块石，呈松散～稍密状态，承载力低、变形量大、均匀性较差，未经处理不可作为拟建筑物的地基持力层;②中风化混合花岗岩及③微风化混合花岗岩强度高，为良好基础持力层。

2 边坡支护方案

场地西、南部人工填石(土)边坡关系到本场地的稳定性，需对边坡进行加固支护处理:南部边坡因高度较低，支护方式可采用常用的重力式挡土墙——毛石混凝土挡土墙结构形式;西侧边坡长度约为76 m，高度7 m～10 m，因场地限制，无条件放坡，采用人工挖孔灌注桩形成排桩支护体系——人工挖孔灌注桩排桩挡土墙。

人工挖孔灌注桩排桩挡土墙由“人工挖孔灌注桩排桩结构+土钉支护”组成，其具体做法如下:

1)人工挖孔灌注桩排桩结构:

人工挖孔灌注桩排桩结构，由人工挖孔灌注桩队列式设置形成。人工挖孔灌注桩，是一种传统的成桩施工工艺，具有施工设备简单、施工操作方便、占用场地和空间小、无噪声、无振动、对周围环境及建筑物影响小，成桩直径大、成桩质量容易保证，可全面展开施工，缩短工期，造价低等优点，适用于电力工程新建、改扩建工程各类建(构)筑物地基，尤其适用于埋藏较浅的岩石地基中囊状风化带和倾斜岩体桩基。

因本场地地下水埋藏较深，勘察未量测到地下水位，故本工程排桩布置时因无防水要求，人工挖孔灌注桩可采用一字排列，桩径1200mm、桩中心间距2000mm，以②中风化混合花岗岩及以下③微风化混合花岗岩岩层为持力层，桩端全断面进入持力层深度1200mm;排桩桩顶设置钢筋混凝土冠梁(压顶梁)，冠梁宽度同人工挖孔桩桩径1200mm，冠梁高度为500mm，冠梁及桩身的混凝土强度等级为C25。

2)土钉支护—桩间土的防护:

土钉支护，亦称土钉墙，是利用土钉加固的原位土体与喷混凝土面层等组成的支护结构;土钉是用来加固或同时锚固现场原位土体的细长杆件，通常采取土中钻孔置入带肋钢筋并沿孔全长注浆的方法做成土钉;土钉依靠与土体之间的界面粘结力或摩擦力在土体发生变形条件下被动受力并主要承受拉力作用对土体进行加固。土钉也可用钢管、角钢等杆件作为钉体采用直接击入方法置入土体。

因本工程桩间土为未经处理的人工填石，故需采用土钉墙做法处理桩间土的防护(见图1)。

土钉为直径16mm的HRB335级钢筋，长度为2.0 m，水平及竖向间距均为2.0 m;喷射混凝土面层厚度100mm，内设网眼60×60的14号钢丝网，面层与人工挖孔灌注桩采用水平及竖向间距均为500mm的固定钉连接，喷射混凝土面层的混凝土强度等级为C20;喷射混凝土面层加设水平及竖向间距均为2.0 m的泄水孔。

3 排桩挡土墙的设计简述

排桩挡土墙作为永久性挡土结构的设计方法，市政、电力等行业规范目前尚未涉及，本工程参考建筑基坑支护相关方法进行设计。

排桩挡土墙的嵌固深度计算受抗倾覆、抗滑移、抗隆起及整体稳定性等多因素控制。悬臂式支护结构嵌固深度计算简图见图2，其嵌固深度设计值可按JGJ 120-99建筑基坑支护技术规程中相应条款进行设计计算。

排桩挡土墙的结构计算:排桩挡土墙可根据受力条件分段按平面问题计算;除工程地质条件外，其结构内力与变形计算应与其平面布置、悬臂端支撑条件、锚固段埋置深度有关，可根据考虑因素及假设条件的不同，选用弹性支点法、弹性桩法、等值梁法等不同方法计算，悬臂式排桩挡土墙也可按静力平衡条件进行计算。

4 施工注意事项

1)人工挖孔灌注桩:人工挖孔灌注桩施工中的关键是安全和质量控制，施工操作人员必须严格按照程序执行:人工挖孔灌注桩桩基施工时应按现行有关规范规程并结合该工程的实际情况采取有效的安全措施，确保桩基施工安全有序进行;虽然人工挖孔灌注桩质量容易得到保证，但质量控制仍不能忽视，须在人工挖孔灌注桩施工过程中全程监控，保证施工质量满足设计要求。

2)土钉支护:土钉支护参照土钉墙相关规范规程进行施工，保证施工质量满足设计要求。