浅谈树根桩基坑围护在水利工程中的应用

　　摘要：树根桩是一种小型钻孔灌注桩，通常直径为100～300mm，具有施工简便、体积小、高度矮、噪音小、移动方便、对土层扰动小和适应各种地质条件等优点。树根桩应用在一些施工场地狭窄和施工净空高度受限的浅基坑围护中，不仅具有经济效益，而且具有社会效益。

　　关键词：基坑支护，树根桩，微型桩

　　0、前言

　　随着城市环境要求的逐渐提高，城市水利建设进入了前所未有的发展阶段，特别是沿海经济发达地区，城市化的大力发展，土地资源的紧缺，沿河道周边的建筑物林立密布，关系错综复杂，使水利控制工程和河道护岸工程的建设受到周边环境较大的限制和制约，为了保证工程的顺利进行，必须采取基坑围护措施。

　　1、树根桩介绍

　　树根桩(RootPile)是一种用压力灌浆方法成桩的微型桩(MicroPile)。它是由20世纪50年代意大利的F.LIZZI首先提出,近年来有很大发展，它很适于荷载小而分散的中小型工业与民用建筑。它不仅可用于新建工程的地基处理，也可用于现有工程的基础托换，还可用作侧向支护和防渗帷幕。特别是对于场地狭窄，净空低矮的工程现场，其优点尤为突出。树根桩的直径大多数采用Ф100～Ф300mm,理论上可以大于Ф300mm,以Ф200～Ф300mm为常见。

　　2、树根桩结构设计要点

　　树根桩应用于基坑围护中的设计中，可根据工程实践经验结合基坑实际情况进行初步设计，然后通过稳定性验算进行调整设计参数，达到安全、经济的目的。

　　2.1设计荷载

　　永久荷载：水压力、土压力及周边建筑物产生的附加荷载

　　可变荷载：施工机械设备等附加荷载

　　2.2围护结构计算

　　围护结构计算首先根据周边环境条件确定基坑围护的安全等级和重要系数，随后根据水文地质和工程地质勘察资料，对围护结构进行分析计算，其中包括围护结构内力计算、稳定验算、抗隆起验算、抗管涌验算、水平位移估算等。

　　2.3树根桩构造要求

　　（1）树根桩用于基坑围护时,可用做侧向支护,也可作防渗帷幕,防止出现流砂,同时还可以承受垂直荷载,增加地基承载力。树根桩的桩径一般在100～300mm左右,桩长一般小于30m。

　　（2）树根桩作为侧向支护和抗渗漏时，桩身所用材料一般为无砂混凝土,宜注水泥浆，浆液水灰比宜为0.4～0.5。碎石骨料粒径宜在10～25mm范围内,钢筋笼外径宜小于设计桩径40～60mm，强度等级不小于C20。树根桩成桩时可根据工程需要掺入适量的早强剂和减水剂。

　　（3）树根桩作为基坑围护时，其插入深度宜在（1.0～1.2）倍开挖深度内选取，桩体组合应确保墙体有良好的抗渗性。在无条件采用顶部对撑时，应根据具体施工条件采用排桩、锚桩或角撑，使树根桩墙具有足够的抗稳定性。

　　（4）树根桩在基坑支护结构中，主要起到控制土体侧向位移的作用。一般结合水泥搅拌桩或旋喷桩使用。为了增加支护结构的整体性，达到更好的支护效果，在水泥搅拌桩（旋喷装）和树根桩顶部应采用冠梁连成一体，冠梁采用现浇钢筋混凝土，尺寸一般为600mm×850mm。

　　2.4施工监测要求

　　在基坑施工过程中，只有对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的构筑物进行全面系统监测，才能对基坑工程的安全性和对周围环境程度有了全面了解以确保工程的顺利进行。其监测项目主要包括:围护桩墙顶水平位移与沉降、围护桩墙内力、地下水位、支撑轴力、周边地下管线位移、周边建筑物的沉降和倾斜变化情况等

　　3、工程实例

　　3.1工程概况

　　横港泵闸位于上海市普陀区横港河道与桃浦河交界处，建于1964年，由于该泵闸老化，不能满足目前运行需求，故对其进行改建，其中水闸宽3.10m，泵站设计流量2.8m3/s。由于本工程位于市区，河道建筑物较多，河道两岸均为1～2层厂房，且有雨水管、污水管等各种管线。周边环境较复杂，南侧基坑离最近的厂房仅3m，施工场地非常狭窄，大型设备无法进入施工，此外在基坑旁边有高压电线杆，施工净空也受限制。结合现场实际情况，本工程围护结构选用了树根桩+旋喷装围护方案。　　

　　图1工程平面布置图

　　3.2场地地形及地质

　　拟建场地地貌类型属滨海平原，地形起伏不大，较为平坦。各勘探点孔口标高为4.24～4.57m。

　　第①1层填土一般厚度在1.2～1.6m，土质松散，土性不均，性状较差对本工程泵站基坑开挖有一定影响，需采取一定的地基处理措施。

　　第②1层褐黄～灰黄色粉质粘土，呈可塑～软塑状态，中等压缩性，本层层底埋深一般为4.0～4.4m。在一定假设条件下地基承载力设计值fd=100kPa，地基承载力特征值fak=80kPa，土性较好。

　　第③层淤泥质粉质粘土夹砂，流塑状，层顶埋深一般为4.0～4.4m，层底埋深一般为7.0～7.9m，在一定假设条件下地基承载力设计值fd=80kPa，地基承载力特征值fak=65kPa。该层土为高含水量、高灵敏度、高压缩性、低强度、低渗透性软弱土，具有流变、触变特性，夹薄层粉性土，在水头差的作用下极易产生流砂、管涌现象。

　　第④层淤泥质粘土，流塑状，层顶埋深一般为7.0～7.9m，层底埋深一般为16.0～16.4m。在一定假设条件下地基承载力设计值fd=70kPa，地基承载力特征值fak=55kPa。该层土高含水量、高灵敏度、高压缩性、低强度、低渗透性软弱土，具有流变、触变特性。

　　第⑤层粘土，呈软塑状，高压缩性，层顶埋深一般为16.0～16.4m，层底埋深一般为23m左右，静力触探Ps=0.66Mpa，土性状一般。

　　第⑥层暗绿～草黄色粘土，硬塑状态，中等压缩性，层顶埋深一般在23m以下，埋深较深。

　　表1基坑围护设计参数

　　注：地下水位可取0.5m计算。

　　3.3围护方案设计

　　本工程基坑设置在横港河道上，河道两岸均为1～2层厂房，且有雨水管、污水管等各种管线，在基坑施工时必须保证河道两侧厂房与周围地下各种管线等市政设施的安全。基于上述环境条件，提出了“因地制宜，经济合理，确保安全“的原则。