核工业270研究所 江西南昌 330299
摘要：随着城镇化的持续推进，城市规模不断扩大，城市用地日趋紧张，城市高密集区逐步增多，城市地下空间开发的力度空前增大，同时伴随着城市环境岩土工程问题日趋突出。城市环境岩土工程问题多，涉及面广，处理难度大，经过长期的科研、设计、咨询与施工实践，本文从预制隔水桩（WSP桩）技术、可回收的复合锚杆、全回收基坑围护体系的适用性等方面介绍了城市岩土环境保护中的一种新技术—全回收的深基坑围护系统，以求对读者有所裨益。
关键词：岩土环境；深基坑
一、概述
基坑围护方式总体上可分为顺作法和逆作法两大类，逆作法主要适用于超深超大基坑，土方挖出速度慢是当前逆作法的瓶颈。在基坑围护结构中，除放坡与钢板桩施工后土中无残留外，SMW工法桩中的型钢与组合钢支撑可回收再利用，采用“两墙合一”的地下连续（桩）墙可部分利用围护结构，其他的围护结构在基坑回填后，大量闲置残留于岩土体中，形成永久性的高强固体垃圾。一方面使得基坑围护工程材料消耗大、能耗高、成本高，另一方面造成岩土环境污染，影响邻近后续地下空间开发。
为了推进基坑围护工程节能减排，保护岩土环境，提出了全回收的基坑围护系统。全回收的基坑围护系统包括可回收的竖向围护结构与可回收的水平承载结构两大部分，新研发的预制隔水桩（简称WSP桩）技术，安全可靠、施工便利快速、造价低，且可回收再利用，可作基坑的竖向围护结构。新研发的可回收的复合锚杆系列技术可作为水平承载结构，钢支撑本来即可回收再利用，钢筋混凝土支撑可全部回收，部分再利用。从而建立了全回收的基坑围护系统。
下文主要介绍预制隔水桩（WSP桩）与可回收的复合锚杆之结构构造、工作与回收机理。
二、预制隔水桩（WSP桩）技术
基坑围护工程是一类临时性的工程，在基坑回填后即完成工程的所有使用价值。因此，采用可回收的预制构件（如抗弯、抗剪性能好的H型钢）进行维护，可节材、节能，大幅度降低工程造价，且施工质量易控制，具备广阔的发展前景。预制构件连接处的隔水问题是制约其发展的瓶颈，也是国内外岩土工程领域中的一项空白。
1、预制隔水桩结构构造
预制隔水桩由预制桩体、隔水空腔与隔水连接三部分组成，其构造如图1所示。
3、“以水堵漏”的隔水连接
下面介绍一种最为经济易用且具备自修复功能的隔水连接，该隔水连接包括弹性袋与充于弹性袋内的充填体两部分，弹性袋与相邻的两根预制桩体均紧密接触，充填体为在充填弹性袋的过程中具备流动性的物质。该种隔水连接具备以下优点：
（1）结构简单，造价低；
（2）易于安装；
（3）便于检查与更换；
（4）具备堵漏的自修复功能。
4、预制隔水桩设计方法
WSP桩设计主要内容包括以下三项：
（1）桩长设计：主要根据基坑挖深、工程地质条件，计算WSP桩的桩长、入土深度。
（2）截面与间距设计：结合水平承载体系的布置，计算WSP桩的弯矩、剪力、位移，根据内力与变形计算成果，选定预制桩体的截面、间距。
（3）隔水连接设计：结合施工工艺要求，设计隔水连接的布置与可回收隔水结构。
5、预制隔水桩优缺点
与现有基坑围护桩（墙）相比，WSP桩有以下优越性：
（1）WSP桩是全回收的基坑竖向围护结构，因可全回收再利用，因此能耗低、造价低，使用后土中无残留，环境效益显著。
（2）WSP桩可根据需要选择所需的强度、刚度，选用大截面的H型钢等各种尺寸的预制桩体作为围护墙，桩体的强度、刚度可满足任意深度基坑围护需要，适用范围广。
（3）WSP桩隔水性能安全可靠。
（4）WSP桩为预制桩体的组合。
WSP桩在具备上述优点的同时，在使用时应考虑预制桩体插拔施工时拖带沉降的影响。对挖深较深的基坑，设计时应有效控制预制桩体的稳定性，当WSP桩较长时，宜采用简单可靠的接头。
三、可回收的复合锚杆
全回收基坑围护体系的水平承载结构可以选用内支撑体系，在换撑后可将支撑拆除并再利用。下面重点介绍可回收的复合锚杆，以节约工程造价，保护岩土环境，降低基坑围护能耗。
1、锚杆应用于基坑围护的障碍
对于基坑围护工程，使用锚杆代替内支撑体系，在造价节省、工期节约方面的优势众所皆知。但锚杆应用往往受到很大的限制，主要体现在以下三方面：
（1）在软土地区，由于土体强度低，锚杆承载力低使锚杆应用受到很大限制。
（2）在软土地区，锚杆成型难是限制锚杆应用的另一关键因素。
（3）锚杆地下超红线是限制锚杆应用的另一障碍。
锚杆在基坑围护应用中的三大障碍如图3所示。
3、可回收的复合锚杆施工方法
可回收的复合锚杆施工方法包括以下步骤：
（1）确定锚杆位置；
（2）用可回收的传力带将杆体在锚固段位置与锚固体接触处包裹，并设置中空通道，制造可回收的复合锚杆；
（3）在锚杆位置施工锚固体；
（4）在上述步骤（3）中施工的锚固体凝固前将上述步骤（2）中制造的复合锚杆杆体插入其中；
（5）锁定锚杆，进入锚杆使用期；
（6）待锚杆使用结束后，解除上述步骤（5）中对锚杆的锁定；
（7）通过上述步骤（2）中制造的中空通道，使可回收的传力带与杆体之间的连接强度降低；
（8）拔出杆体及设置于可回收的复合锚杆中其他可回收构件，完成可回收的复合锚杆的安装与回收施工。
4、可回收的复合锚杆特点
可回收的复合锚杆具备如下的特点：
（1）可回收的复合锚杆实现了使用后杆体的全回收，且在使用时，杆体与锚固体可全长粘结，锚杆承载力大，适于基坑围护中提供水平承载力。因可回收再利用，有利于岩土环境保护，能耗低。
（2）在软土区域，通过复合锚杆技术研发，解决了普通锚杆承载力低、变形大的缺点，复合锚杆是软土地区适度开挖深度基坑经济适用的水平承载结构形式。
（3）通过一次成型等施工工艺，解决了锚杆施工中对心难的难题，使锚杆施工质量稳定、可靠。
（4）复合锚杆通过水泥土加固体充分挖掘了软土的潜力，通过水泥土加固体中的锚杆施工克服了水泥土与杆体之间连接强度低的缺陷。
四、全回收基坑围护体系的适用性
全回收基坑围护体系，实现了基坑围护这一临时性工程固体残留物的回收再利用，达到了低碳、低能耗、无污染的良好环境效益。同时因工程构件可重复使用，工程造价低，可回收的锚杆使得部分基坑围护可不使用内支撑，节约支撑、挖土费用，并节约工期。
参考文献
[1]《工程地质手册》（第四版）.
[2]《桩基工程手册》（桩和桩基础手册）.
[3]《深基坑工程设计施工手册》.
[4]《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012.
[5]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）.
[6]《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013.
[7]《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008).
论文作者:樊启胜
论文发表刊物:《基层建设》2017年第22期
论文发表时间:2017/11/9
标签：基坑论文; 锚杆论文; 可回收论文; 结构论文; 岩土论文; 锚固论文; 再利用论文; 《基层建设》2017年第22期论文;