屈龙角引水泵站工程的深基坑支护设计

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摘   要： 笔者结合工程实例，说明了钻孔桩处理深基坑支护，能减少边坡开挖，缩短施工工期，减少基础工程投资。 
    关键字：钻孔桩 软土地基 支护 

    1、引言  
    用钻孔桩对泵站主厂房进行深基坑支护具有技术可靠，机具设备简单，操作技术易于掌握，施工简便等特点。本文结合工程实例，对于利用钻孔桩进行泵站深基坑支护的设计及施工工艺作一探讨，并对处理效果予以评述。 
    2、工程概况 
    屈龙角引水泵站作为广东省佛山市禅城区城南碧水工程的主要引水泵站，位于佛山大堤石湾段8+030处。泵站由进水闸、进水涵、进水前池、泵房、出水渠等组成。泵站设计引水流量12m3/s，装设2台1400ZLB5.5-3.5型立式轴流泵，配315kw电动机，总装机容量630kw。 
    引水泵站位于市区，泵房两侧10～12m即为2～4层高的房屋，地面高程约4.20～4.70m，基坑底面高程为-4.80m，若全部采用自然放坡形式进行基坑开挖，则需要大量拆迁，既延长工期，又增加费用。根据实际地形及开挖基坑深度，决定考虑部分支护。需要支护的总长度为35.10m，主要为进水前池12.5m、主厂房段20m及出水渠段2.60m。 
    3、工程地质 
    根据工程地质勘察资料，场地地层自上而下分为： 
    ⑴素填土：2.10～3.00m，灰色，由粉质粘土及少量河砂堆积而成，松散； 
    ⑵粉质粘土：2.10～5.15m，浅黄色，含粉砂质，粘性较强，流塑～软塑； 
    ⑶中细砂：1.55～4.90m，浅黄、灰色，含少量粉砂、细砂，局部夹粗砂薄层，石英质，饱和、松散； 
    ⑷淤泥质粉质粘土：0.40～1.80m，灰黑色，含有机质，粘性较强，流塑； 
    ⑸残积粉质粘土：1.30～2.50m，浅灰、浅黄色，由泥岩风化残积而成，可塑～硬塑状； 
    ⑹泥岩：1.20～2.80m，紫红色，强风化，含粉砂质，胶结程度差，呈坚硬土状。 
    4、深基坑支护设计
    4.1　基坑支护方案比较 
    根据地质勘察资料，对屈龙角泵站的深基坑支护，参照以往的工程经验，我们采用三种方案进行比较：1、拆除周围房屋，基坑全部采用自然放坡，不进行支护；2、放坡＋钻孔桩挡墙＋支撑支护；3、放坡＋土钉墙支护。
    对三种方案进行综合分析、对比，方案二具有投资省、施工较容易、能加快施工进度及防渗效果好等优点，故决定采用方案二，即采用放坡＋钻孔桩挡墙＋支撑支护方案。 
    4.2　基坑支护方案计算 
    根据拟定的基坑支护方案，由于钻孔桩挡墙挡土高达6m左右，且地基上部为软弱的粉质粘土，经初步计算仅采用悬臂式的钻孔桩挡土，则钻孔桩桩径需在1.60m以上，但如采用钻孔桩上部加支撑的结构，则桩径仅1.0m即可，经济上是节省的，结构上是安全的。支护设计方案平面布置图见图1，支撑结构见图2。对基坑支护取三个典型断面，按《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002 [S].）进行计算，计算成果见表4－2。
    4.3　基坑支护方案设计 
    根据计算成果，深基坑支护方案设计如下： 
    ⑴采用1:1.0边坡放坡至0.80m后，设2.0m宽的施工平台；  
    ⑵钻孔桩桩径1.0m，混凝土强度为C25，桩中心距0.98m，桩顶高程0.80m，桩底高程－14.00m，桩净长14.80m，座落于强风化粉砂岩或泥岩上。 
    ⑶钻孔桩顶设宽×高为1.00×0.70m的冠梁，支撑梁支撑在冠梁上。 
    ⑷支撑梁采用Φ600，壁厚8mm的钢管，支撑梁间距5m，共7根，在中部设工字钢支承柱及水平系梁，支承柱及水平系梁均采用Ⅰ25a工字钢。 
    ⑸基坑开挖完成后，在基坑前后端各挖集水井，各配一台潜水泵抽水，以控制地下水位。 
    5、深基坑支护施工 
    5.1　施工顺序 
    钻孔桩――钻孔桩顶冠梁――基坑开挖至-2.00m――支撑梁施工――基坑开挖至设计高程-3.00～-5.10m。 
    5.2　工艺要求 
    ⑴布孔：按设计要求进行布孔，要求布孔位置准确； 
    ⑵必须确保设计桩长及进入持力层的深度； 
    ⑶钻孔桩应采取跳钻法施工，在灌注混凝土24h后进行邻桩成孔施工； 
    ⑷钢筋笼制作及安装：纵向钢筋的接口应优先采用焊接，接口必须按规范要求错开；纵横钢筋交接处应焊牢；钢筋笼外侧需设砼垫块，以确保钢筋保护层； 
    ⑸灌注砼时，应确保水下砼的质量； 
    ⑹钻孔桩施工容许偏差：桩径D容许偏差为＋100，-40，桩垂直度偏差为小于0.5%； 
    ⑺冠梁施工前，应将钻孔桩桩顶浮浆凿除清理干净，桩顶以上露出的钢筋长度应达到设计长度； 
    ⑻支撑梁体系施工时，支撑梁、水平系梁、支承梁均应焊接牢固。 
    6、质量检测 
    按照有关规范要求，对已完成的深基坑支护进行了检测，分述如下：　　　　 
    ⑴桩体直径及桩位偏差检验：在钻孔桩施工完成后，选择了5个点进行现场开挖，检查结果均符合设计要求，见表6－1。 
    ⑵桩体砼强度检测：对达到龄期的桩体砼强度进行现场回弹检测，检查结果均符合设计要求。 
    ⑶钻孔桩支护挡墙水平位移检测：在支护挡墙冠梁及房屋基础上每侧各设4个观测点，共4个观测点。在开挖前、支撑梁施工前、基坑开挖完成后及基坑回填土前各观测一次，观测结果均符合设计要求。 
    ⑷支撑梁（Φ600钢管）轴力检测：在主厂房基坑整个开挖过程中，我们要求施工单位对7根支撑梁分阶段进行应力监测，掌握各支撑梁的应力和变化情况，做到信息化施工。监测表明，支撑梁轴力小于设计应力。 
    7、效果评价 
    从检验结果看，钻孔桩的直径均已达到设计要求。在基坑开挖和泵房下部结构施工过程中，钻孔桩挡墙位移、支撑梁轴力均符合设计要求，完全满足泵房下部结构施工需要。同时，由于钻孔桩中心距采用0.98m而不是1.00m，让相邻钻孔桩少许交叉，各钻孔桩之间无地下水渗漏，钻孔桩挡墙防渗效果显著。 
    8、结语 
    通过上述工程实例介绍，在施工场地狭窄的市区，应用钻孔桩挡墙支撑支护进行开挖是切实可行的，在经济上也是合理的，既能达到良好的处理效果又能减少基础工程投资，加快工程施工进度。因此，该项技术具有广阔的应用前景，值得推介。但是，设计过程中应注意以下问题： 
    ⑴认真计算钻孔桩的嵌固深度； 
    ⑵计算钻孔桩的剪力及最大弯矩； 
    ⑶适当分配支撑梁的轴力。