永临结合的双排桩挡墙在西淝河泵站拦污闸中的施工应用

檀少彬

双排桩挡土结构是近年来在建筑深基坑支护工程领域中应用较广泛的新型挡土结构型式，它是由两排平行的钢筋混凝土桩以及桩顶连梁形成的空间门架式支护结构体系。这种挡墙结构从功能上看，既满足了临时性的施工围护作用，又可兼做永久性结构挡墙的一部分，加上不用设置支撑，减少了基坑内的施工干扰，对施工较为有利。从结构受力看，其刚度大，位移小且整体性好，可以有效限制支护结构的侧向变形。将这种结构型式应用到西淝河泵站拦污闸翼墙的设计当中，解决了场地狭窄情况下翼墙的布置选型及施工安全问题，可以给类似的工程设计提供参考。

一、工程概况

西淝河泵站工程位于安徽省淮河流域西淝河出口处，泵站规划设计总排涝流量 180m3/s，为大（2）型工程，工程等别为Ⅱ等。泵站由拦污闸、进水前池、泵房、出口扩散段等组成，其中拦污闸上方有110kV架空电力线路通过，并在闸下游左岸翼墙附近布置有电力杆塔，根据《电力设施保护条例实施细则》的规定，对于66kV及以上的电力线路，任何单位和个人不得在距架空电力线路杆塔、拉线基础外缘10m范围内进行取土、打桩、钻探、开挖等活动。该翼墙原设计为钢筋混凝土扶壁式结构，翼墙墙后基础距杆塔基础最近处仅11m，完全没有放坡开挖的条件。为了保证翼墙施工和电力杆塔及线路的安全，经过多方案的比较，最终决定取消扶壁式挡墙方案，采取双排钻孔灌注桩作为翼墙基坑围护结构，并兼做永久性翼墙结构，作用在翼墙上的侧向土压力由双排桩承担。

二、双排桩挡墙设计

1.设计标准

由于挡墙工程既属于水利工程范围，又涉及建筑基坑，因此需结合《水工挡土墙设计规范》（SL379-2007）和《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）来进行设计。挡墙建筑物级别为3级，按《水工挡土墙设计规范》的规定，土质地基上挡土墙抗倾覆安全系数的允许值为1.5，抗滑稳定安全系数的允许值为1.25。若按基坑支护结构安全等级来划分，其安全等级为3级，根据《建筑基坑支护技术规程》的规定，抗倾覆安全系数的允许值为1.15，抗滑稳定安全系数的允许值为1.25。综合上述规程、规范的规定，从安全角度考虑，该挡墙工程抗倾覆安全系数取1.5，抗滑稳定安全系数取1.25。

2.土层参数

根据勘探孔揭露，结合现场原位测试及室内土工试验，拦污闸下游左岸翼墙处土层分为3层，自上而下分别为①2层中～重粉质壤土、③1层重粉质壤土～粉质粘土、③2层中、重粉质壤土，各土层物理力学性质指标统计见表1。

3.结构设计

前、后排桩径均为1.0 m，桩间距均为1.5 m，梅花型布置，桩长均为15.4 m，因场地狭窄，排距取3.0 m，桩顶采用宽4.0 m、厚0.8 m的桩顶连梁将双排桩连成整体。为防止水流冲刷、淘空桩间土，同时为保证前排桩临水侧的平整、美观，于前排桩前设50cm厚C25钢筋混凝土面板，双排桩挡墙设计剖面见图1。

表1 土层参数表

4.计算方法选择及结构计算成果

排桩式挡墙支护宜采用平面杆系结构弹性支点法进行结构分析。该方法是将排桩简化为竖直放在土中的弹性地基梁，将土体简化为竖向的温克尔弹性地基，然后计算因基坑开挖造成基坑围护结构内外的压力差而引起的桩基变形和内力。

结构计算采用理正深基坑计算程序，结构内力计算成果见图2。

5.稳定性验算

（1）嵌固稳定性验算

双排桩结构的嵌固稳定性应符合下式规定：

式中：Kem—嵌固稳定安全系数；

Eak、Epk—分别为排桩外侧主动土压力、排桩内侧被动土压力标准值（kN）；

Za、Zp—分别为排桩外侧主动土压力、排桩内侧被动土压力合力作用点至排桩底端的距离（m）；

G—双排桩、桩顶连梁和桩间土的自重之和（kN）；

ZG—双排桩、桩顶连梁和桩间土的重心至前排桩边缘的水平距离（m）。

计算得Kem=1.617>1.5，满足规范要求。

（2）整体滑动稳定性

整体滑动稳定性计算方法采用瑞典条分法，应力状态采用总应力法。双排桩整体稳定设计安全系数Ks=2.141>1.25，满足规范要求。

三、施工及监测结果

图1 双排桩挡墙设计剖面图

图2 双排桩结构内力计算成果图

双排桩施工工序为：前排桩成孔与浇筑→后排桩成孔与浇筑→桩顶连梁施工→桩前土方开挖→临水侧桩前钢筋混凝土面板施工。考虑到工程工期紧，施工采用高效、环保的旋挖钻机泥浆护壁成孔，以确保成桩质量。

为保证施工过程中电力杆塔及基坑的安全，在桩顶连梁布置3个测点，对基坑土方开挖及桩前钢筋混凝土面板施工过程中桩顶变形进行观测。墙顶变形主要发生土方开挖过程中、拦污闸底板施工前，墙顶位移变化较快，底板浇筑后墙顶水平位移逐渐趋于稳定，与深层水平位移结果相一致，墙顶水平位移较小，均控制在50mm以内。

该翼墙自2016年3月建成以来，未发生沉降、倾斜、开裂等变形，运行效果良好，得到各方的好评。

四、结论

（1）双排桩结构变形小，整体自稳性好，同时基坑内无需设置内支撑，施工便捷，尤其对于土方开挖。

（2）建成以来，墙体平顺完整，无裂纹，挡墙变形微小，状态良好，证明设计和施工是成功的。

（3）该工程采用双排桩挡墙结构，有效地对周边建筑进行了保护，并且将临时性的基坑围护结构与永久性结构进行了有机结合，是一种值得推广的结构型式