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項(xiàng)目管理系統(tǒng)

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攪拌樁在深厚淤泥層基坑支護(hù)中的應(yīng)用

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武漢市國(guó)稅局辦公大樓地上26層,地下1層,地下室承臺(tái)或底板(地下室外墻)長(zhǎng)45 m,寬18.0~27.5m,要求基坑周邊地下室施工作業(yè)面寬2 m?;娱_(kāi)挖深度為6.4 m,局部深度為7.7 m。本場(chǎng)區(qū)地表2.70 m以下有厚達(dá)12~15 m的流塑狀淤泥層,基坑開(kāi)挖支護(hù)涉及的土體性質(zhì)非常差,淤泥質(zhì)土的內(nèi)聚力小,內(nèi)摩擦角很小,主動(dòng)土壓力與被動(dòng)土壓力接近。加之,基坑周邊分布有高4層、7層的建筑物和交通繁忙的街道,距離為2.5~10.0m,同時(shí),業(yè)主要求基坑周邊的空地作為施工場(chǎng)地,因此基坑支護(hù)的難度很大。

    1、工程地質(zhì)概況     本場(chǎng)區(qū)屬長(zhǎng)江一級(jí)階地地貌,“巖土工程勘察報(bào)告”推薦的基坑支護(hù)地層力學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1。          表1 基坑支護(hù)地層力學(xué)設(shè)計(jì)推薦參數(shù)表
  層次 土層名稱 平均厚度/
m 密度γ/
(kN.cm-3) 內(nèi)聚力
c/kPa 內(nèi)摩擦角
φ/(°) 1 雜填土  2.1 19.0  0 20.0 2 粘 土  1.5 18.3 18  7.5 3 淤泥質(zhì)粘土 14.0 17.2 14  6.0 4 粉砂、粉質(zhì)
粘土互層  4.5 19.0  3 20.0 5 粉 砂 >5.4 19.2  0 33.0       與基坑支護(hù)密切相關(guān)的另一個(gè)基本因素是水文地質(zhì)條件??碧狡陂g測(cè)得承壓水頭埋深在地表以下4.6 m處。與長(zhǎng)江、漢江有水力聯(lián)系。       2、基坑支護(hù)方案的選擇       在這種流塑性淤泥質(zhì)土中設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí),首先要考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)自身的剛度以控制基坑變形。由于本場(chǎng)區(qū)周邊空地要用來(lái)搭建臨時(shí)建筑和堆放建筑材料,故不可能采用放坡形式;且由于淤泥層蠕變大,故不宜采用土釘墻支護(hù)形式;加之某些地段邊寬不足,基底為淤泥層,也不宜采用攪拌樁重力擋土墻結(jié)構(gòu)。所以我們認(rèn)為本場(chǎng)區(qū)采用鉆孔樁較為適宜,無(wú)論采用何種樁支護(hù),樁必須打入土性質(zhì)稍好的地層中,即進(jìn)入粉砂夾粉質(zhì)粘土層中,以防止出現(xiàn)支護(hù)樁腳滑動(dòng)、推擠工程樁的惡性事故發(fā)生,樁間要隔離淤泥質(zhì)土,以防止淤泥在壓力差的作用下產(chǎn)生流動(dòng)。經(jīng)初步計(jì)算、綜合比較、分析,本基坑支護(hù)方案選用鉆孔樁加內(nèi)支撐的支護(hù)方案,以提高支護(hù)體系的剛度,減少基坑側(cè)壁的變形。       3、攪拌樁格柵暗撐支護(hù)的設(shè)計(jì)       由于該工地淤泥層土的力學(xué)性質(zhì)隨深度變好,含水量、孔隙比、壓縮系數(shù)減小,故可將其下部厚5 m處單獨(dú)劃分為一個(gè)計(jì)算層,適當(dāng)提高內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力,參照勘察報(bào)告中土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果,取內(nèi)摩擦角φ=10°,內(nèi)聚力c=15kPa。其它層的力學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。
      3.1 懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)
    (1)計(jì)算條件 鉆孔樁進(jìn)入砂層,樁間距為1.1 m,深度為18 m,鉆孔樁上部空2 m放坡,樁徑Φ為900 mm。采用理正軟件研究所F-SPWV2.2版軟件進(jìn)行計(jì)算。
    (2)計(jì)算方法 采用經(jīng)典法和“m法”兩種(m為樁側(cè)地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)),其中經(jīng)典法的土壓力為經(jīng)典土壓力模式(上小下大,延至樁底),“m法”土壓力為矩形分布模式(被動(dòng)區(qū)土壓力用土彈簧代替)。
    (3)計(jì)算結(jié)果 采用經(jīng)典法計(jì)算的最大彎矩為4 309 kN.m,作用深度為17.27 m,最大剪力為480kN,作用深度為11.84 m;m法的最大位移為216.9 m。計(jì)算結(jié)果表明,該場(chǎng)區(qū)顯然不能采用懸壁樁支護(hù)結(jié)構(gòu)。
      3.2 樁加一層支撐結(jié)構(gòu)
    計(jì)算條件為設(shè)一道支撐,布置深度在地表以下2 m,鉆孔樁上部空2 m放坡和作鎖口梁。樁深和樁徑同懸壁樁一致。支撐選用桁架式鋼管結(jié)構(gòu)和角撐。按照建設(shè)部建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程(征求意見(jiàn)稿)計(jì)算支護(hù)體系的支撐剛度,經(jīng)計(jì)算,當(dāng)支撐水平間距為14m時(shí),支護(hù)體系的支撐剛度為15.20 MN/m。計(jì)算結(jié)果表明,雖然基坑深度不大,并采用了樁撐支護(hù)方案,但對(duì)于流塑性淤泥質(zhì)粘土,由于土壓力大,致使樁承受的彎矩和剪力較大,尤其是基坑側(cè)壁變形量大,達(dá)到123mm左右,超過(guò)了武漢地區(qū)深基坑技術(shù)指南〔1〕中規(guī)定的基坑允許變形值。位移超過(guò)允許變形值的主要原因是淤泥深厚,基底以上主要是淤泥,致使基底處位移達(dá)68mm,占總位移的55.28%。
      3.3 樁加一層支撐和格柵暗撐結(jié)構(gòu)
    針對(duì)這一層支撐位移較大的問(wèn)題,我們采用水泥和生石灰攪拌樁對(duì)基坑內(nèi)側(cè)的土體進(jìn)行加固,一是水泥固化時(shí)吸水,可以減小基坑內(nèi)側(cè)基底處淤泥含水量,提高土層的c,φ值;二是在基底處設(shè)置暗撐,以改善支護(hù)體系的受力狀況,減小樁的受力和配筋;三是使支護(hù)體系形成箱形,提高支護(hù)體系的整體剛度,減小計(jì)算變形。根據(jù)有關(guān)參考資料和經(jīng)驗(yàn),選定淤泥經(jīng)攪拌樁處理后樁體的內(nèi)聚力為50kPa,內(nèi)摩擦角為25°,第二層支撐計(jì)算深度在地表以下6.3 m(計(jì)算程序不允許支撐位置低于基底),并計(jì)算暗撐的支撐剛度,結(jié)果為10.97 kN/m,其它條件同設(shè)一道支撐情況一致。兩種方法計(jì)算的結(jié)果表明,基底內(nèi)側(cè)采用攪拌樁處理可改良土的力學(xué)性質(zhì),提高被動(dòng)區(qū)的土壓力,設(shè)了暗撐以后使基坑側(cè)壁的計(jì)算變形大幅度減小,從123mm降至39 mm,減少了84 mm,基底處位移為12 mm,占總位移的30.77%,由此可見(jiàn)攪拌樁的作用效果顯著。初步估算,攪拌樁格柵暗撐工程造價(jià)為22萬(wàn)元,占支護(hù)工程總造價(jià)的10%左右。
    經(jīng)綜合分析并征求專家意見(jiàn),所確定的基坑支護(hù)方案如下。
    (1)鉆孔樁進(jìn)入砂層,樁徑Φ為900 mm,樁間距為1.1 m,深度為18 m,鉆孔樁上部空2 m放坡和作鎖口梁。樁的有效長(zhǎng)度為16 m;鉆孔樁用C30砼,保護(hù)層厚50mm,配14根Φ為22 mm的螺紋鋼筋。
    (2)沿基坑內(nèi)側(cè)雙排布置噴粉樁,加固深度為6.6~10.6 m,局部加肋。暗撐選噴粉樁。
    (3)上層支撐選用桁架式鋼管結(jié)構(gòu)和角撐。
    (4)選用Φ為350 mm的旋噴樁進(jìn)行樁側(cè)止水以防止土流動(dòng)。由于基坑開(kāi)挖后,相對(duì)隔水層主要是淤泥質(zhì)粘土,厚度仍有12 m,故無(wú)需作降水或封底處理。       4、基坑監(jiān)測(cè)情況       在基坑邊緣、周邊建筑物設(shè)置測(cè)點(diǎn),并在基坑邊緣布置了4個(gè)測(cè)孔以測(cè)量地層深部位移。開(kāi)挖工程完成2個(gè)月后的最后一次檢測(cè)結(jié)果表明,大多數(shù)測(cè)點(diǎn)的實(shí)際位移值比計(jì)算值小十余毫米,可能原因是c,φ值偏小或m值偏小,但基坑邊的位移與計(jì)算值基本一致,相差并不大,如不采用攪拌樁改良基底淤泥層的力學(xué)性質(zhì)也沒(méi)有設(shè)置暗撐,推算實(shí)際位移值可能達(dá)到100mm左右,說(shuō)明攪拌樁加固處理被動(dòng)區(qū)土體和采用暗撐的作用顯著。C1和C4孔的測(cè)量曲線表明,沿樁深方向,位移呈上大下小。
      總之,本基坑比類似地層中的基坑變形和沉降小得多,而且開(kāi)挖順利,業(yè)主、監(jiān)理、上部建筑施工單位都比較滿意,本基坑工程被評(píng)為武漢市優(yōu)良基坑工程。    
發(fā)布:2007-07-27 11:22    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁(yè)]    [關(guān)閉]
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