深基坑支護土釘墻技術(shù)施工優(yōu)化

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

１、工程概況

      安陽電信綜合樓位于紅旗路與燈塔路交叉口西北角 ,建筑物平面呈矩形，南北長45.0米，東西寬24.0米。綜合樓地面以上22層， 地下2層，高度為99.0米，樓頂設(shè)有通訊發(fā)射塔。綜合樓為鋼筋砼框架剪力墻結(jié)構(gòu), 基礎(chǔ)埋深9.0米，基坑?xùn)|側(cè)3.8米處埋有高壓輸電電纜及排水暗管； 基坑北段東側(cè)6.0米為市長話樓，該樓南北跨度為15.0米， 高約16.0米；基坑南段西側(cè)9.0米為三層居民住宅樓, 詳見電信大樓基坑支護平面位置圖。

 

   

 

    ２、基坑工程地質(zhì)條件       綜合樓場地屬山前沖積扇地貌單元，在勘察深度范圍內(nèi)，地層分布不太均勻，表層為1.0～2.0米厚的雜填土，以下為素填土，其底板埋深起伏較大。填土以下的地層巖性變化較大，場地南部以粉土夾粉砂為主，而北部則為粉質(zhì)粘土地層，這兩類不同巖性的地層其厚度與層位相差均較明顯，一般從埋深9～10米開始，其地層巖性變化較為規(guī)律、穩(wěn)定 。在基坑開挖深度內(nèi) , 分布著Q^4-3填土(3.5－5.9米) ,Q^4-2粉質(zhì)粘土、粉土及粉細(xì)砂(6.9－18米) 。 基坑開挖深度內(nèi)各層土物理力學(xué)指標(biāo)及室內(nèi)靜三軸試驗成果 層 號 巖性 W ρ W_L W_p I_p e₀ S_r (%) I_L C (K_pa) Φ (度) ⑴ 素填土 23.2 1.91 28.6 18.7 9.9 0.756 83 0.390 10 8.5 ⑵ 粉質(zhì)粘土 25.6 1.96 31.0 18.6 12.4 0.745 94 0.481 19 10.0 ⑶ 粉土 19.8 1.95 27.0 18.6 8.4 0.677 81 0.280 10 15.0          場地地下水靜止水位在天然地面下20.2米，但場地周圍上、下水管道縱橫交錯，上水管道因房屋拆遷在鉆探工作進行時大量漏水，且影響場地土的濕度與狀態(tài)，并形成上層滯水穩(wěn)定水位4.6m的假象,另外在場地東側(cè)的中部和南部也有水管年久失修、污水外漏現(xiàn)象。       ３、基坑支護方案       因場地東、西兩側(cè)比較狹窄，且場地東側(cè)分布著地下管線及高壓電纜。因此基坑開挖不允許有較大的放坡，必須采取邊坡支護措施。我院根據(jù)場地工程地質(zhì)條件、土層力學(xué)計算指標(biāo)及周圍建筑物情況，經(jīng)多方案支護形式技術(shù)經(jīng)濟比較，決定采用以土釘墻支護技術(shù)為主的支護結(jié)構(gòu)，土釘墻復(fù)合體可提高邊坡整體穩(wěn)定性和承受坡頂超載的能力,所用的施工設(shè)備簡單,占用施工場地小,而且可隨基坑開挖逐次分段實施作業(yè),由于方案可行、安全、經(jīng)濟而中標(biāo)。       3.1土釘墻設(shè)計       根據(jù)已建工程應(yīng)用實踐,按BRIDLE建議的對數(shù)螺旋線方法進行土釘墻設(shè)計計算。     滑面方程為：      Ｒ=a·e^θ·tanφ             (1)      滑動面與坡腳處水平線的夾角：      β=0.5ф+0.201α·ф      +0.265α+0.087        (2)      極角:      θ₁=ф+ω      θ₂=90°+ф-β            (3)      對粘性土,取ω=3,其它土取ω=0.      土釘鋼筋直徑:      d_b=(14～25)×0.001·S_x· S_y (4)      S_x、S_y為土釘水平向、垂直向間距。      先按條分法計算不平衡力矩，然后計算土釘承受的剪力和拉力，再求出土釘長度。      設(shè)計采用根據(jù)上述原理編制的“深基坑支護之星”軟件。      計算結(jié)果:土釘長4.0～7.0米，橫向間距1.5米，垂直向間距1.2～1.5米，土釘下傾角15度，土釘采用φ25、φ22毫米螺紋鋼。面層為10厘米厚的C20噴射砼，鋼筋網(wǎng)距20×20厘米，采用φ6圓鋼，并在每排土釘位置加一水平向加強筋，直徑18毫米。為控制土體變形，對土釘施加一定的預(yù)應(yīng)力。       3.2 不良地質(zhì)條件支護方案的補充       基坑北段東側(cè)(長話樓附近)因長話樓通往化糞池的排水管漏水和地下自來水管漏水,開挖時發(fā)現(xiàn)地面下1.5～4.5米為流塑土體，已超出土釘墻的使用范圍,需重新選擇加固支護方案.經(jīng)計算鉆孔灌注樁和打入樁可滿足支護要求,但造價高、工期長不可行；噴粉樁造價低、工期短，但強度達不到要求，經(jīng)反復(fù)比較采用噴粉樁和土釘聯(lián)合加固土體支護方案，即適度沿線布置噴粉樁，提高土體的結(jié)構(gòu)整體性，再做土釘墻，增加支護強度，兩種形式形成互補。噴粉樁布置成兩排，單樁直徑50厘米， 長7.0米，四根樁為一組，相互搭接，成為95～96厘米的樁群， 樁群中心間距125厘米，樁群間留30厘米的空隙，以成土釘孔,詳見噴粉樁平面布置詳圖。噴粉樁施工兩天后，即可開挖并進行土釘支護。       ４、土釘墻施工及變形監(jiān)測       4.1 施工工藝       土釘墻分層施工，依次循環(huán)至基坑底，即基坑開挖一定深度后，進行土釘墻施工，然后進行下一層的開挖。       4.1.1 基坑開挖       基坑開挖分五層進行 ， 第一層挖2.5米，其余四層1.6米，采取挖掘機挖土，汽車運土，輔以人工修整坡面。       4.1.2 土釘孔成形      土釘孔采用洛陽鏟成孔 ， 成孔直徑15厘米。成孔后把土釘鋼筋置于孔中， 為保證土釘位于孔中心，在土釘上每隔2米焊接一個托架。       4.1.3 注漿       在孔口處設(shè)置止?jié){塞 ， 將注漿管插入孔底以上0.5～1.0米處。注漿管連接注漿泵，邊注漿向孔口方向撥管，直至注滿為止。每孔在注漿后再補漿2～3次。為保證漿體與周圍土體緊密結(jié)合，在水泥漿中摻入一定量的膨脹劑。       4.1.4 噴射砼面層       在鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)后噴射砼面層 ，篩分后的砂、石料以及水泥、速凝劑由人工加入攪拌機料倉攪拌均勻后自動落入和攪拌相配套的噴射機內(nèi), 在高壓空氣的作用下，經(jīng)輸料管送至噴頭處，與供水裝置送來的水混合后， 噴向受噴面， 一次噴射砼至設(shè)計厚度。       4.1.5 土釘施加預(yù)應(yīng)力       在土釘端頭焊接高強螺栓端桿，面層砼達到設(shè)計強度后，加鋼墊板用扭力板手扭緊螺母對土釘施加設(shè)計拉力的10%～20%的預(yù)應(yīng)力。 這種人為的預(yù)壓應(yīng)力， 將提高土體的抗滑和防裂能力。       4.2 基坑變形監(jiān)測       基坑開挖前， 在基坑?xùn)|、西側(cè)邊坡分別設(shè)置了7個沉降、水平位移觀測點，每間隔一天觀測一次，經(jīng)觀測最大沉降13毫米，最大水平位移為14毫米，基坑周圍建筑物、高壓電纜等均完好無恙。       ５、幾點施工經(jīng)驗與體會       5.1 空壓機并聯(lián)       現(xiàn)有空壓機為VF-715改型空氣壓縮機，其排氣量為6m³/min。根據(jù)現(xiàn)場條件，噴射機布置在基坑?xùn)|側(cè)中間部位，據(jù)計算和現(xiàn)場試驗噴射基坑西側(cè)砼面層時，風(fēng)量不夠，壓力偏低，必須選用大排氣量的空壓機，因租用容量大的空壓機費用高，而采取兩臺VF-715改型空壓機并聯(lián)的方式供風(fēng)。具體做法是在噴射機的空氣進口處安裝一個三通管, 兩臺空壓機的送風(fēng)管分別接在三通管上。經(jīng)施工檢驗，此方法簡單易行而費用低。       5.2 土體開挖深度       本基坑設(shè)計分五層開挖，采用坑外坡道與坑內(nèi)坡道相結(jié)合的方法運土，在挖坑內(nèi)坡道時，土方施工單位為趕進度，一次由-4.1米挖至-9米，支護未進行即在-4.0米以下發(fā)生局部塌方，塌方上部呈弓形，南北長10.4米，高5.3米，最深處1.5米，方量約25立方米。塌方后采取了加固措施并分析了塌方原因，一致認(rèn)為超挖是引起塌方的主要因素。據(jù)分析每次開挖的最大高度取決于該土體可以穩(wěn)定而不破壞的能力,砂性土一般不要超過2.0米，粘性土可增大一些。開挖土方和土釘墻施工是個不可分割的整體，必須相互配合，嚴(yán)格按設(shè)計分層開挖。       5.3 排水措施       在坡頂和坡腳必須設(shè)置排水措施，以免地面積水流入基坑，坑內(nèi)積水流向坡腳，以確保土釘墻的安全。