某排水箱涵深基坑基础处理及支护设计

2015-12-02张志刚

江西建材 2015年14期

■邓钦，张志刚

■1.广东粤源水利水电工程咨询有限公司，广东广州 510635;2.四会市水利水电勘测设计院，广东四会 526200

1 工程概况

本工程位于广东省东莞市中南部，排洪渠结构采用箱涵整体式结构。箱涵共分四段，总长639.70m。涵身按闭合箱形截面，其中1#、2#箱涵尺寸3.0m×3.0m，3#、4#箱涵尺寸5.0m ×3.0m。排水箱涵采用钢筋砼结构，涵身采用C30 混凝土，抗渗等级S6;垫层采用100mm 厚C15 细石混凝土。3#、4#箱涵距离已建人行道水平距离不足四米，不能满足放坡开挖要求(边坡开挖允许坡度1:1.5)，设计采用拉森钢板桩支护。且箱涵底部设计开挖高层在该段基本处于淤泥质粘土层，不能满足箱涵设计承载力基本容许值不小于110kPa 的要求，故对3#、4#箱涵段设计采用水泥搅拌桩进行基础处理。

图1 工程平面布置图

2 地质条件

工程沿线穿越的地貌类型有剥蚀残丘、沟渠台地，沿线种植有树木、开辟有农田及沟渠等，地形稍起伏，线路东侧、南侧地面标高基本介于16.50～20.45m。箱涵基坑沿线地层由新至老分布为:

2.1 第四系人工填土层(Qml)

①人工填土层:褐红、褐黄色，稍湿，松散，粘性土(不均匀夹有碎石块)，土质差，沿线均有分布，层厚为5.50～7.20m;

2.2 第四系冲积层(Qal4)

②-1 淤泥质粘土:灰黑色，软塑，由粘性土组成，含有腐殖质及有机质，见于钻孔ZK7～ZK14 中，层厚为0.60～3.00m;

②-2 粉质粘土:褐色，可塑状，土质较细，成分较均一;

②-3 粉细砂层:褐黄色，松散，饱和，级配差，层厚1.30m，;

②-4 中粗砂层:灰白色，稍密～中密，饱和，分布于钻孔ZK7～ZK10、ZK13～ZK14 中，埋深较大，层厚为1.80～2.70m;

2.3 残积层(Qel)

③砂质粘性土层:褐黄色，硬塑，干强度及韧性中等;沿线均有分布，层厚为1.90～7.80m;

2.4 燕山期侵入岩(Y)

④-1 全风化花岗岩:褐色，褐黄色，岩体结构基本被破坏，遇水易软化崩解，为极软岩;沿线均有揭露，层厚1.40～5.50m;

④-2 强风化花岗岩:褐黄色，裂隙极发育，岩芯呈半岩半土状，遇水易软化崩解;沿线局部有揭露，层厚0.50～2.80m。

沿线地下水主要接受大气降雨渗入、地表水体和外围侧向径流补给，地下水水位变化不大，径流较缓慢，埋深较浅，为1.30～3.20m，多为人工填土层的上层滞水。地下水对混凝土结构具弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

3 箱涵基础处理

经水文水利计算，3#、4#箱涵箱涵底部设计开挖高程在该段基本处于淤泥质粘土层，不能满足箱涵设计承载力基本容许值不小于110kPa的要求，故考虑3#、4#箱涵段进行基础处理。

水泥搅拌桩作为一种良好的软弱地基处理方式，对软土进行就地加固，能最大限度地利用原状土的承载力，在建筑工程中应用广泛。本工程基础处理考虑采用水泥土搅拌桩，桩径为500mm，设计桩长为6.0m，矩形布置，桩间距1000mm，水灰比0.45～0.55，采用42.5R 普通硅酸盐水泥，水泥掺入量为20%，水灰比为0.45～0.55m;成桩后复合地基载荷试验:复合地基承载力不得低于110KPa。

选取淤泥质土层最厚处断面DK0 +080.00，采用理正地基处理设计软件进行计算分析。

岩土计算参数取值表

(1)复合地基承载力计算

水泥土搅拌桩单桩竖向承载力特征值计算:

取水泥土搅拌桩单桩竖向承载力特征值97kPa 计算。

(2)复合地基沉降计算

经计算，基础底面处承载力fz=175.8kpa ＞110.0kpa;地基处理深度范围内土层承载力fz3=217.9kpa ＞110.0kpa，fz4=246.0kpa ＞110.0kpa;下卧土层承载力fz下卧层4=309.9kpa ＞110.0kpa;fz下卧层5=362.8kpa ＞110.0kpa，均满足要求。总沉降量s=27.55mm200mm，满足《建筑地基基础设计规范》中关于建筑物地基变形允许值的规定。

4 基坑支护设计

根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120 -2012)，本工程基坑支护结构的安全等级为二级，基坑侧壁重要性系数γ0=1.0。

箱涵施工时需对表层的人工填土进行开挖，由于人工填土层较厚(5.5～7.2m)，且呈松散状态，开挖所形成的边坡稳定性较差，边坡开挖允许坡度1:1.5。3#、4#箱涵距离青田路已建人行道水平距离不足四米，上部素填土土质较差，不能满足放坡开挖要求，需进行支护。

(1)钢板桩的选择。拉森钢板桩以其自身结构轻、强度大、水密性好、且施工方便、快速等优点，近年在诸多的建设工程中得到广泛应有。本次设计结合前期另一箱涵施工经验，综合考虑本工程实际拟采用拉森Ⅳ型钢板桩支护。

本工程选用拉森Ⅳ型钢板桩主要参数:每延米板桩截面面积A=236.0cm2，桩壁惯性矩I=39600.0cm4，抗弯模量W=2200.0cm3，抗弯f=215.0N/mm2，尺寸适中，刚度强。依地质勘察资料选用长度12m 和15m 长钢板桩(1#、2#、3#为12m，4#箱涵为15m)及三道钢内撑(水平间距6m)与围檩共同作用的形式，且钢板桩入土深度达桩长0.5 倍以上。

(2)计算断面选取。选取淤泥质土层最厚处断面DK0 +080.00 进行计算。坡顶超载按20kpa 取值。