排桩式锚索挡墙在污水调蓄池深基坑支护中的应用

2012-07-09罗来辉吴熙春

浙江水利科技 2012年1期

罗来辉,吴熙春

(深圳市深水水务咨询有限公司,广东深圳 518003)

1 问题的提出

随着国民经济快速发展,深圳市在水环境治理方面的投入也逐年增大,深圳市GL河干流污染治理工程在河道水质净化工程中,采用截污箱涵输送污水至调蓄池再待机处理的措施。为满足调蓄池大容积和少占地的要求,对调蓄池基坑支护方案和结构安全问题进行探讨和研究是很有必要的,本文介绍了排桩式锚索挡墙在深圳市GL河干流污染治理工程调蓄池深基坑支护结构中的应用。

2 工程概况

深圳市GL河干流污染治理工程中GL调蓄池位于河右岸、GL污水处理厂二期工程北侧,占地面积32 151.78 m2,有效容积为22.0万m3,基坑周长达740 m,调蓄池基坑最大深度21.7 m,支护结构安全等级为一级,采用钻(冲)孔桩+预应力锚索的支护方式。基坑平面布置见图1。

图1 基坑平面布置图

2.1 场地岩土工程水文地质条件

根据岩土工程勘察报告,拟建场地的岩性自上而下分别为:

(1)人工填土层:厚度大多数在1～2 m,以含砾粉质黏土回填为主,夹砾砂,堆积年限约1～5 a,松散,局部夹较多建筑、生活垃圾。

(2)冲洪积层:场地内均有分布,位于人工填土层下部,厚度2.5～7.8 m,分粉质黏土、粉细砂及砾砂层。

(3)残坡积土:场地多分布,厚度0.9～7.1 m,为粉砂岩、砂岩风化后残积坡积而成的含砾粉质黏土,呈可～硬塑状。

(4)侏罗纪系塘厦组砂岩:场地均有分布,岩性以泥质粉砂岩为主,局部有薄层状砂岩、石英砂岩夹层,分为全风化、强风化、中风化和微风化层。

地下水以基岩裂隙水为主,主要接受大气降水和地表水的补给,在调蓄池占地范围内,平均埋深7.4 m。场地粉质黏土、残坡积土和全风化土均为弱透水性,砾砂层为中等透水性,强风化多为弱透水。地下水pH值6.14～6.15,对混凝土和混凝土中钢筋均无腐蚀作用。

2.2 周边环境条件

因调蓄池位于GL河边的一山包上,在其东北面有2栋宿舍,且距离较远,周边无其他建筑物,对项目实施的干扰因素比较少。

3 基坑支护方案

3.1 基坑支护选型[1-2]

根据JGJ 120—99《建筑基坑支护技术规程》[3],支护结构常用型式及适用条件见表1。

表1 支护结构选型表

续表1

支护结构一般根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质、施工作业设备和施工季节等条件,按表1选用。因本项目基坑深度达21.7 m,若基坑支护结构破坏、土体失稳对地下结构施工影响很严重,故基坑侧壁安全等级定为一级;又因本工程位于GL河边,并存在局部强透水层,对照表1,选用排桩式锚索挡墙加截水帷幕方式作为基坑支护结构型式是合适的。

排桩采用钢筋混凝土钻 (冲)孔灌注桩,桩径D为1 200mm,桩间距1.8m,桩底至基坑底面以下2 m;考虑到支护结构受力较大,在排桩沿高程方向设置5道预应力锚索与排桩共同工作。锚索倾角为20°,上下排垂直间距取3.5 m,水平间距取1.8 m,桩底深入中风化层。截水帷幕采用高压灌浆,灌浆孔在排桩之间布置,灌浆底高程进入基坑底以下2 m。基坑典型支护剖面见图2。

图2 基坑典型支护剖面图

3.2 基坑止水、排水及桩间土保护

基坑场地下面局部有强透水的强风化粉砂岩及砾砂层,地下水的处理采用高压灌浆形成止水帷幕,灌浆孔在排桩之间布置,间距1.8 m,灌浆底高程进入基坑底以下2 m,以保证止水效果。

基坑底排水采用每隔20 m设集水井,再在集水井中抽排水;同时在基坑护坡顶设截水沟,直接将地面水截流进GL河。

基坑临空面桩间土采用挂网φ 6.5@200 mm×200 mm外加喷混凝土进行保护。

3.3 基坑计算分析

基坑计算分析内容包括:侧向岩土压力计算、排桩结构内力计算、排桩嵌入深度计算、锚索和锚固体计算、侧壁位移计算分析、侧壁整体稳定性分析计算等。

根据现场实际情况,对支护结构计算简图进行简化,并采用理正计算软件进行计算,模拟开挖过程、基坑支护等,整体稳定验算、抗倾覆稳定验算等安全系数均满足规范要求。

计算排桩最大弯矩1 163.86 kN·m,最大剪力560.73 kN,最大支座反力545.48 kN,排桩的结构配筋均满足上述内力要求。

地表沉降量很小,计算结果见图3。

图3 基坑外侧地表沉降图

3.4 基坑监测[4]

根据JGJ 120—99《建筑基坑支护技术规程》的规定,结合本工程实际情况,基坑监测主要包括:排桩桩顶水平位移、周围建筑物和地面道路的变形、地下水位变化、排桩纵向钢筋和冠梁钢筋的应力、锚索拉力等。

为保证基坑开挖安全及实时监测开挖对周边影响,根据GB50330—2002《建筑边坡工程技术规范》的规定,结合本工程的实际情况,在基坑周边设置了37个位移监测点、21个沉降监测点,选择了22根桩排进行测斜监测、15根排桩进行应力监测,选择了27根锚索进行应力监测,并在基坑外设置了12个水位监测点。

对监测频率也进行了严格规定:基坑开挖深度小于等于5 m,1次/2d;开挖深度5～10 m,1次/d;开挖深度大于10 m,2次/d;直到基坑回填完成。

对支护结构水平位移、周边地面沉降变形、支撑轴力、桩身应力、锚索应力及建筑物倾斜等方面设立了允许值和预警值。

参照SJG 05—96《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》[5]的规定,排桩的水平位移允许值为0.002 5 H(H为基坑深度);周边地面沉降变形允许值为0.002 5 H,预警值取允许值的80%;连续2 d变形速率超过4 mm/d,按预警处理。支撑轴力预警值取设计值的80%;建筑物倾斜允许值i＜0.002;桩身应力及锚索应力预警值取设计值的65%。

基坑在实施过程中要求采用独立的第三方进行监测,规范监测频率,严格分析监测成果,对掌握基坑动态发展起到很好的数据支撑。

目前该基坑实施已接近尾声,各项监测数据均未超过允许值,整个施工过程在良好的控制之中,表明该支护方案是比较合理可行的。