深基坑支護(hù)土釘墻技術(shù)施工優(yōu)化

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１、工程概況

      安陽(yáng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(jiàn)電信大樓基坑支護(hù)平面位置圖。

 

   

 

    ２、基坑工程地質(zhì)條件       綜合樓場(chǎng)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(chǎng)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(lèi)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(kāi)始，其地層巖性變化較為規(guī)律、穩(wěn)定 。在基坑開(kāi)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(kāi)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(yàn)成果 層 號(hào) 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(chǎng)地地下水靜止水位在天然地面下20.2米，但場(chǎng)地周?chē)?、下水管道縱橫交錯(cuò)，上水管道因房屋拆遷在鉆探工作進(jìn)行時(shí)大量漏水，且影響場(chǎng)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(chǎng)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(hù)方案       因場(chǎng)地東、西兩側(cè)比較狹窄，且場(chǎng)地東側(cè)分布著地下管線及高壓電纜。因此基坑開(kāi)挖不允許有較大的放坡，必須采取邊坡支護(hù)措施。我院根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件、土層力學(xué)計(jì)算指標(biāo)及周?chē)ㄖ锴闆r，經(jīng)多方案支護(hù)形式技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，決定采用以土釘墻支護(hù)技術(shù)為主的支護(hù)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(jiǎn)單,占用施工場(chǎng)地小,而且可隨基坑開(kāi)挖逐次分段實(shí)施作業(yè),由于方案可行、安全、經(jīng)濟(jì)而中標(biāo)。       3.1土釘墻設(shè)計(jì)       根據(jù)已建工程應(yīng)用實(shí)踐,按BRIDLE建議的對(duì)數(shù)螺旋線方法進(jìn)行土釘墻設(shè)計(jì)計(jì)算。     滑面方程為：      Ｒ=a·e^θ·tanφ             (1)      滑動(dòng)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(duì)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(jì)算不平衡力矩，然后計(jì)算土釘承受的剪力和拉力，再求出土釘長(zhǎng)度。      設(shè)計(jì)采用根據(jù)上述原理編制的“深基坑支護(hù)之星”軟件。      計(jì)算結(jié)果:土釘長(zhǎng)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(qiáng)筋，直徑18毫米。為控制土體變形，對(duì)土釘施加一定的預(yù)應(yīng)力。       3.2 不良地質(zhì)條件支護(hù)方案的補(bǔ)充       基坑北段東側(cè)(長(zhǎng)話樓附近)因長(zhǎng)話樓通往化糞池的排水管漏水和地下自來(lái)水管漏水,開(kāi)挖時(shí)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(hù)方案.經(jīng)計(jì)算鉆孔灌注樁和打入樁可滿足支護(hù)要求,但造價(jià)高、工期長(zhǎng)不可行；噴粉樁造價(jià)低、工期短，但強(qiáng)度達(dá)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(hù)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(hù)強(qiáng)度，兩種形式形成互補(bǔ)。噴粉樁布置成兩排，單樁直徑50厘米， 長(zhǎng)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(jiàn)噴粉樁平面布置詳圖。噴粉樁施工兩天后，即可開(kāi)挖并進(jìn)行土釘支護(hù)。       ４、土釘墻施工及變形監(jiān)測(cè)       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(kāi)挖一定深度后，進(jìn)行土釘墻施工，然后進(jìn)行下一層的開(kāi)挖。       4.1.1 基坑開(kāi)挖       基坑開(kāi)挖分五層進(jìn)行 ， 第一層挖2.5米，其余四層1.6米，采取挖掘機(jī)挖土，汽車(chē)運(yùn)土，輔以人工修整坡面。       4.1.2 土釘孔成形      土釘孔采用洛陽(yáng)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(gè)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(bǔ)漿2～3次。為保證漿體與周?chē)馏w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(jī)料倉(cāng)攪拌均勻后自動(dòng)落入和攪拌相配套的噴射機(jī)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(lái)的水混合后， 噴向受?chē)娒妫?一次噴射砼至設(shè)計(jì)厚度。       4.1.5 土釘施加預(yù)應(yīng)力       在土釘端頭焊接高強(qiáng)螺栓端桿，面層砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，加鋼墊板用扭力板手扭緊螺母對(duì)土釘施加設(shè)計(jì)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(cè)       基坑開(kāi)挖前， 在基坑?xùn)|、西側(cè)邊坡分別設(shè)置了7個(gè)沉降、水平位移觀測(cè)點(diǎn)，每間隔一天觀測(cè)一次，經(jīng)觀測(cè)最大沉降13毫米，最大水平位移為14毫米，基坑周?chē)ㄖ铩⒏邏弘娎|等均完好無(wú)恙。       ５、幾點(diǎn)施工經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)       5.1 空壓機(jī)并聯(lián)       現(xiàn)有空壓機(jī)為VF-715改型空氣壓縮機(jī)，其排氣量為6m³/min。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，噴射機(jī)布置在基坑?xùn)|側(cè)中間部位，據(jù)計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)噴射基坑西側(cè)砼面層時(shí)，風(fēng)量不夠，壓力偏低，必須選用大排氣量的空壓機(jī)，因租用容量大的空壓機(jī)費(fèi)用高，而采取兩臺(tái)VF-715改型空壓機(jī)并聯(lián)的方式供風(fēng)。具體做法是在噴射機(jī)的空氣進(jìn)口處安裝一個(gè)三通管, 兩臺(tái)空壓機(jī)的送風(fēng)管分別接在三通管上。經(jīng)施工檢驗(yàn)，此方法簡(jiǎn)單易行而費(fèi)用低。       5.2 土體開(kāi)挖深度       本基坑設(shè)計(jì)分五層開(kāi)挖，采用坑外坡道與坑內(nèi)坡道相結(jié)合的方法運(yùn)土，在挖坑內(nèi)坡道時(shí)，土方施工單位為趕進(jìn)度，一次由-4.1米挖至-9米，支護(hù)未進(jìn)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(zhǎng)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(kāi)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(guò)2.0米，粘性土可增大一些。開(kāi)挖土方和土釘墻施工是個(gè)不可分割的整體，必須相互配合，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)分層開(kāi)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。