灌注桩式板桩墙加锚索支护方案在排沙排涝站中的应用

谢建华

（惠州市惠城区水利资源开发建设中心，广东 惠州 516000）

1 工程概况

排沙排涝站位于惠州市惠城区横沥镇东江堤围，主要功能是排除横沥围内筷子堤仓涝水，以及蓝村仓蓝村排涝站和马坌仓排沙老站排涝不达标准部分的涝水。排涝标准为涝区10年一遇最大24 h暴雨，内涝水位1 d排至城镇及菜地最低点高程以下，涝水总量3 d排干。设计装机容量为4 000 kW，排涝流量为46.80 m3/s，设计扬程为5.28 m。泵站工程等别为Ⅲ等，工程规模为中型，主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。

排沙排涝站进水渠边坡有一处民房，由于该处民房无法征收，常规挡土墙设计无法施工，拟采用灌注桩板桩墙进行边坡处理，可达到不征用民房的目的。

2 工程地质与支护

2.1 工程地质

在钻探深度范围内，地基岩土层自上而下为人工填筑土（Qml）和第四系冲积层（Qal）等，未揭露下伏基岩，按成因时代、岩土分布和结构特征分述如下：

人工填土层：褐黄色，湿，可塑状，主要由粘性土填筑而成，含有少量碎石土，粘着性较好，地表浅层含有植物根系，厚1.4 m。

第四系冲积沉积层：（1）粉质粘土，呈浅黄色，饱和，主要由粉粒和粘粒组成，粘着性较好，干强度较高，多呈可塑状，塑性、韧性均较高，属中高压缩性土，中下部含有粉细砂粒。厚14.5 m。（2）卵石，褐黄色，饱水，中密～密实状，以卵石为主，隙间充填中粗砂，无胶结，分选性一般，磨圆度较好，呈亚圆状～圆状，主要矿物成份为石英。厚5.1 m。

2.2 边坡支护方案

排涝站进水渠段，右岸边坡为直立式挡土，高度8.15 m，平面位置距墙10 m处有一栋2层民房。

对于这类直立式挡土，常规做法是采用扶壁式挡土墙结构，经计算挡土墙底板宽需7 m，底板外边线距民房仅3 m左右，8.15 m高的挡土无法进行放坡开挖，需对该处民房进行拆除。由于该处民房征地困难，无法进行拆除，因此考虑采用灌注桩式板桩墙结构，该结构可由机械直接在地面钻孔，安装钢筋，灌注混凝土成桩，再由墙顶开挖至设计墙底高程，不涉及边坡开挖问题，可以解决民房无法征用的问题。

3 支护方案

泵站进水渠右岸采用C30混凝土灌注桩式板桩墙加锚索支护，灌注桩直径1.2 m，桩中心距1.5 m；桩顶以下2 m设置第1排预应力锚索，第1排锚索以下3 m设置第2排预应力锚索，锚索竖向间距3.0 m，水平间距为1.5 m。板桩墙临水面，采用0.2 m厚C30混凝土面板，灌注桩桩顶采用1.0 m厚冠梁封顶。

考虑到泵站进水渠右岸现状居民房屋，进水渠右岸选用灌注桩支护方案，设计墙高为8.15 m。对灌注桩桩径、桩长、间距以及锚杆长度进行比选计算。具体计算如下：

3.1 计算工况

主要计算板桩式挡土墙桩基嵌固段顶端位移，整体抗滑稳定及桩板墙抗倾覆稳定，其中整体抗滑稳定采用有效应力的瑞典条分法。

根据《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2013）中13.2.9条款，桩基嵌固段顶端地面处的水平位移不宜大于10 mm。

（1）挡墙的荷载

墙体结构自重、静水压力、扬压力、水重力、土压力、填土。

（2）荷载组合

板桩墙后为设计水位（14.50 m），墙前无水（10.75 m），荷载为墙体结构自重（G1=230.32 kN）、土压力（169.01 kN）、地面分布荷载（距墙顶5 m取10 kN/m）、静水压力（105.46 kN）、锚索轴向拉力（第1排150 kN，第2排200 kN）。

3.2 计算过程

主要计算灌注桩板桩墙的桩顶位移，整体抗滑稳定及板桩抗倾覆稳定，其中整体抗滑稳定采用有效应力的瑞典条分法，计算软件采用《理正深基坑7.0PB3》。计算简图见图1。

图1 灌注桩式板桩墙计算简图（单位：m）

（1）桩顶位移

由计算结果可知，嵌固端位移9.03 mm＜10 mm，满足规范要求，板桩内力及位移包络图见图2。

图2 板桩内力及位移包络图

（2）整体稳定安全系数

由计算结果可知，滑裂面数据整体稳定安全系数Ks=2.83＞1.15，满足规范要求。

（3）抗倾覆安全系数

抗倾覆安全系数Ks：

式中：Mp——被动土压力及支点力对桩底的弯矩；对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值：

Ma——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。

经计算，Ks=3.95＞1.20，满足规范要求。

（4）地面沉降

经计算，本工程桩顶地面沉降最大值为19 mm，小于规范允许值30 mm，满足要求。

由上述计算结果可知，灌注桩选用桩径1.20 m、桩长17.00 m，间距1.50 m，采用双排锚索，锚索横向间距1.50 m，纵向间距3.00 m，满足要求。

4 施工要点

4.1 灌注桩成孔

由于离民房较近，应选用震动较小的旋挖灌注桩，避免采用冲孔灌注桩。桩成型后须清除孔底沉渣，清孔后沉渣厚度不得大于0.1 m，并应立即进行混凝土浇筑。旋挖桩泥渣应泥水分离后，再及时运走，孔口四周2 m范围内不得堆放淤泥等杂物。旋挖桩分二序隔桩施工，在第一序混凝土达到70%的设计强度后，方可第二序成孔施工。

4.2 混凝土浇灌

采用导管灌注水下混凝土，导管的构造和使用以及灌注水下混凝土的施工要领，按现行规范和规程处理。为确保水下混凝土的质量，向导管灌注水下混凝土时建议采用混凝土输送泵。混凝土浇筑时，导管必须埋入混凝土里面2～3 m，混凝土实际浇筑桩顶高程应高于设计桩顶标高0.5 m。

4.3 基坑开挖注意事项

（1）基坑应分段分层开挖，不可超挖或少挖。

（2）基坑开挖施工时，基坑周边2 m范围内严禁堆载。

4.4 应急预案

施工时，施工单位应在现场准备一些砂包和反压土料，以及基坑加固处理的钢材、水泥等。若出现异常情况，采取的相应应急方案如下：

（1）可通过水泥搅拌桩、松木桩、钢板桩等一些措施来提高土体的抗剪强度。

（2）当基坑发生整体或局部土体滑塌失稳时，应在基坑顶卸载、在坡脚用砂包反压，或在基坑内侧土打入短桩，及时降低地下水位，加强地表排水。

（3）当基坑的止水帷幕出现漏水，坑内降水开挖造成坑周边地面沉降时，应立即停止施工开挖，及时堵漏补修或重新设置止水帷幕，并加强变形观测。

（4）当有锚索的桩身发生较大的内凸变位时，应在坡顶卸载，在桩根部用砂包反压，并可适当补设锚索，严防锚索系统失效。

4.5 基坑监测

工程施工过程中及完工后，需对桩顶、现状民房进行位移、沉降监测。基坑监测要求如下：

（1）基坑支护结构最大水平位移控制值为30 mm，位移预警值为24 mm，竖向沉降控制值为20 mm，竖向沉降报警值为16 mm。变形速率报警值为：基坑开挖期间每天变形速率大于3 mm/d。锚索的预警值取内力设计值的80%。土方开挖时每三天观测一次，遇大雨后加密监测。

（2）对于基坑周边的位移、围护结构的测斜：当水平位移达到30 mm，地面沉降达到30 mm或24 h内位移超过5 mm时，应及时通知有关部门采取处理措施。

5 结论

工程建成后，通过现场检测，实际监测桩顶水平位移为7 mm、地面沉降为12 mm，民房水平位移为4 mm，地面沉降为6 mm。均符合规范要求，满足设计使用要求。工程实施有效地保护了周边房屋，施工后的边坡变形结果符合工程要求，施工效果良好，表明该边坡支护设计方案设计合理，有效避免了对周边房屋的影响。