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【摘 要】 本文结合恩平侨星国际酒店深基坑工程实例,介绍了排桩+预应力锚索支护和排桩支护两种支护结构的设计,并对设计结果进行了相关验算,符合规范要求,且切实可行的结论,可供同类工程借鉴。
【关键词】 深基坑;支护方案;施工工艺
随着我国经济建设的迅速发展,各个城市的大型和超高层建筑大量涌现。迄今为止,全国高度超过200米的超高层建筑已达30余幢。基坑工程呈现出紧(场地紧凑)、近(工程距离近)、深(越来越深)、大(规模和尺寸大)等特点。因此,深基础基坑支护工程施工技术措施科学、合理与否,直接影响到工程本身的质量与进度,并对工程经济效益提高与人身安全的保证起到关键性作用。
1、工程概况
恩平市时富投资有限公司拟建侨星国际酒店商务中心,拟建建筑物为23层高层建筑,设一层地下室(开挖深度5.60~7.6m)。
拟建场地位于恩平市美华东路侧(恩平广播电视台地块一),建设用地面积约为2900m2,总建筑面积约为40000m2。场地在地貌上属三角洲冲淤积平原区,由于人工改造,大部分场地已基本填平。场地周围分布有污水管、给水管、雨水管等地下管线,建设方应查明管线分布后,桩范围内的所有管线需迁移,并确保桩范围外的管线不影响锚杆施工。
2、工程地质和水文地质条件
根据地质勘察报告,在钻探所达深度范围内,场地岩土层按其成因类型、形成年代、物质组份及物理力学性质等特征可分为十二个主层,其中,对基坑影响较大的主要有以下:①杂填土:呈松散状;②粉质粘土:呈硬塑状;③全风化泥质粉砂岩:呈硬土状;④强风化泥质粉砂岩:呈半岩半土状。
经钻探揭露,场区地下水主要为孔隙潜水,主要赋存于土层、粉质粘土层孔隙中,浅层地下水主要受大气降水补给、排泄以水平向渗透为主,作用微弱,水量较少,水位受季节影响大。基岩水主要赋存于基岩裂隙中,基岩裂隙富水程度受裂隙发育程度及补给条件控制,据勘探资料结合地区经验,裂隙富水程度弱,但不排除富水性较强的裂隙带存在的可能性能水量较稳定。该场地环境类型为Ⅱ类,地下水对混凝土结构具有微腐蚀性作用,地下水对钢筋混凝土中的钢筋具有微腐蚀性作用。
3、支护方案设计原则
(1)基坑安全等级:靠电视台部分和靠高压电缆位置为一级,基坑重要性系数γ=1.10;其余各边为二级,基坑重要性系数γ=1.0。
(2)必须有可靠的截水方案。
(3)该基坑支护结构应满足城市规划要求。
(4)支护结构的尺寸应满足地下室净空、建筑边界的要求,并适当预留富裕量,以满足测量误差、施工误差、结构变形等的要求。
(5)针对场地的工程地质与水文地质条件,结合周围地面建筑物、地下构筑物、管线及道路交通情况,合理选择施工方法和支护结构型式。以保证施工过程中,对上述设施无危害。
(6)支护结构的施工操作可行,造价经济合理。
(7)支护结构尚应方便基坑开挖、地下室结构及防水层的施工。
(8)施工期间基坑围护结构最大水平位移控制在50mm。
4、支护方案的选择
本工程根据基坑周边场地环境条件和基坑破坏可能造成的后果,本工程基坑底标高-5.60m,支护深度5.60~8.40m。将基坑分为5个分区,对每个分区,分别选取典型钻孔进行计算分析。
综合考虑以上因素,本基坑分别采用排桩+预应力锚索支护和排桩支护两种支护型式。
设计要求使用格构式挡土排桩(柱)墙通过土层预应力锚索拉锚的支护体系,格构式挡墙高度13.7m,长度72m,竖向排桩(柱)间距2250mm,截面尺寸是800×800mm,基础是直径1200mm、深4000mm的人工挖孔桩,横向连系梁间距1800mm,截面是800×600mm,挡墙上部是设备管线层。
锚索由8根低松驰钢绞线组成,长度30000mm,张拉段与挡墙横向连系梁锚拉固定连接。
5、基坑支护设计方案
经过分析计算,结合基坑开挖深度及工程地质条件和周边环境因素,对基坑及周边场地预先挖土卸荷2~3m,再采取一桩一锚支护体系,具体基坑支护采用钻孔灌注桩加预应力锚索二者用腰梁连接构成支护体系。
5.1排桩支护结构设计
该段采用钻孔灌注桩悬臂式结构挡土,单排水泥土搅拌桩墙止水。钻孔灌注桩的直径为800mm,桩间距1200mm,桩身混凝土等级为C30,钢筋采用HRB335钢筋。在钻孔灌注桩的桩顶采用C30钢筋混凝土压顶冠梁,钢筋采用HRB335钢筋,以提高围护桩的整体性。水泥土搅拌桩的直径为700mm,轴向搭接宽度200mm,桩间距500mm。桩位布置如图1所示。
5.2预应力锚索设计
(1)锚索由3根直径15.2mm,强度1860MPa钢绞线组成,锚索成孔直径180mm,倾角15°,长度东侧26m,北侧31m,设计拉力东侧450kN,北侧600kN,注浆材料普通32.5水泥,浆液为纯水泥浆,水灰比0.67,采用二次注浆,第一次注浆压力0.3~0.5MPa,第二次注浆2~5MPa,两次注浆间隔时间72小时,锚索位于支护桩之间,垂直方向0.00向下东面-4.5m处,北边-4.lm处。支撑腰梁采用28a槽钢,支撑梁与支护桩之间采用C30硅充填,组成一个砼钢梁。锚索与支撑梁采用250×250×2Omm钢板,通过三孔锚具连接。支护桩、锚索、支撑腰三者构成一个完整的支护体系。
(2)锚索张拉锁定。锚索施工完成两周后,开始张拉锁定,根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ79--120)锁定荷载确定为设计荷载的6%,据此北侧锁定荷载为400kN,东侧锁定荷载为30kN。张拉分三次进行,第一次张拉致定锁定荷载的30%,持荷3分钟,记录伸长量;第二次张拉至锁定荷载的60%,持荷3分钟,记录伸长量;第三次张拉至锁定荷载,持荷5分钟,记录伸长量,并进行锁定。 5.3预应力锚索安装施工技术要求
(1)锚索施工前应选择代表地段进行现场试验,以验证施工工艺及设计参数。
(2)锚索钻孔孔径φ150mm,钻孔套管跟进,倾斜度允许偏差为3%。终孔后及时洗孔并安装锚索灌水泥砂浆。
(3)锚索采用二次注浆工艺,第一次注浆采用水泥砂浆自孔底向外灌满全孔;第二次为高压注浆,采用水灰比0.5~0.6的纯水泥浆,注浆压力不小于2.0MPa。
(4)锚固体强度大于15MPa时,可进行张拉锁定。张拉锁定时应先不放置锁具夹片预张拉至设计抗拔力,松弛后再加夹片张拉至锁定荷载锁定。
(5)锚索锁定后若发现有明显的预应力损失,应及时进行补偿张拉。
5.4基坑内、外排水
本工程采用了搅拌桩作止水帷幕的支护型式,整个基坑处于一个封闭的帷幕之中,基坑开挖施工期间的排水主要是地表水及坑内少量渗水。基坑内如有降水措施,降深不宜超过1.0米,且需加强变形监测。滤料采用2~5mm碎石。
6、支护结构的监测
为保护基坑支护结构在开挖及基础施工期间的安全与稳定,施工14天后进行拔出破坏试验。另外,在基坑开挖前,就做出了详细的施工监测方案,对基坑进行支护位移的量测(地表开裂状态、位置、缝宽)的观察,做好施工记录,以备参考利用。
7、结论
深基础基坑支护工程施工技术措施科学、合理与否,直接影响到工程本身的质量与进度,并对工程经济效益提高与人身安全的保证起到关键性作用。实践证明:排桩加预应力锚索应用至深基坑支护中是非常成功的。特别是在回填土厚度较大,土质松散,渗透性能好,水量充足的场地,采用预应力锚索有效的限制了土体的水平位移,采用止水帷幕有效的控制了基坑内外的水位差,保证了基坑周围建筑物的安全。该工程自开始施工到完成。经业主、监理、质监站等多方共同抽样检测,各项质量符合设计要求,工程被评为优良。
参考文献:
[1]王广超.复合支护结构在基坑支护中的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2008,(3).
[2]建筑基坑支护技术规程(GJ120-99)[S].
[3]编辑委员会.基坑工程手册[M].北京:中国建材工业出版社,17.
【关键词】 深基坑;支护方案;施工工艺
随着我国经济建设的迅速发展,各个城市的大型和超高层建筑大量涌现。迄今为止,全国高度超过200米的超高层建筑已达30余幢。基坑工程呈现出紧(场地紧凑)、近(工程距离近)、深(越来越深)、大(规模和尺寸大)等特点。因此,深基础基坑支护工程施工技术措施科学、合理与否,直接影响到工程本身的质量与进度,并对工程经济效益提高与人身安全的保证起到关键性作用。
1、工程概况
恩平市时富投资有限公司拟建侨星国际酒店商务中心,拟建建筑物为23层高层建筑,设一层地下室(开挖深度5.60~7.6m)。
拟建场地位于恩平市美华东路侧(恩平广播电视台地块一),建设用地面积约为2900m2,总建筑面积约为40000m2。场地在地貌上属三角洲冲淤积平原区,由于人工改造,大部分场地已基本填平。场地周围分布有污水管、给水管、雨水管等地下管线,建设方应查明管线分布后,桩范围内的所有管线需迁移,并确保桩范围外的管线不影响锚杆施工。
2、工程地质和水文地质条件
根据地质勘察报告,在钻探所达深度范围内,场地岩土层按其成因类型、形成年代、物质组份及物理力学性质等特征可分为十二个主层,其中,对基坑影响较大的主要有以下:①杂填土:呈松散状;②粉质粘土:呈硬塑状;③全风化泥质粉砂岩:呈硬土状;④强风化泥质粉砂岩:呈半岩半土状。
经钻探揭露,场区地下水主要为孔隙潜水,主要赋存于土层、粉质粘土层孔隙中,浅层地下水主要受大气降水补给、排泄以水平向渗透为主,作用微弱,水量较少,水位受季节影响大。基岩水主要赋存于基岩裂隙中,基岩裂隙富水程度受裂隙发育程度及补给条件控制,据勘探资料结合地区经验,裂隙富水程度弱,但不排除富水性较强的裂隙带存在的可能性能水量较稳定。该场地环境类型为Ⅱ类,地下水对混凝土结构具有微腐蚀性作用,地下水对钢筋混凝土中的钢筋具有微腐蚀性作用。
3、支护方案设计原则
(1)基坑安全等级:靠电视台部分和靠高压电缆位置为一级,基坑重要性系数γ=1.10;其余各边为二级,基坑重要性系数γ=1.0。
(2)必须有可靠的截水方案。
(3)该基坑支护结构应满足城市规划要求。
(4)支护结构的尺寸应满足地下室净空、建筑边界的要求,并适当预留富裕量,以满足测量误差、施工误差、结构变形等的要求。
(5)针对场地的工程地质与水文地质条件,结合周围地面建筑物、地下构筑物、管线及道路交通情况,合理选择施工方法和支护结构型式。以保证施工过程中,对上述设施无危害。
(6)支护结构的施工操作可行,造价经济合理。
(7)支护结构尚应方便基坑开挖、地下室结构及防水层的施工。
(8)施工期间基坑围护结构最大水平位移控制在50mm。
4、支护方案的选择
本工程根据基坑周边场地环境条件和基坑破坏可能造成的后果,本工程基坑底标高-5.60m,支护深度5.60~8.40m。将基坑分为5个分区,对每个分区,分别选取典型钻孔进行计算分析。
综合考虑以上因素,本基坑分别采用排桩+预应力锚索支护和排桩支护两种支护型式。
设计要求使用格构式挡土排桩(柱)墙通过土层预应力锚索拉锚的支护体系,格构式挡墙高度13.7m,长度72m,竖向排桩(柱)间距2250mm,截面尺寸是800×800mm,基础是直径1200mm、深4000mm的人工挖孔桩,横向连系梁间距1800mm,截面是800×600mm,挡墙上部是设备管线层。
锚索由8根低松驰钢绞线组成,长度30000mm,张拉段与挡墙横向连系梁锚拉固定连接。
5、基坑支护设计方案
经过分析计算,结合基坑开挖深度及工程地质条件和周边环境因素,对基坑及周边场地预先挖土卸荷2~3m,再采取一桩一锚支护体系,具体基坑支护采用钻孔灌注桩加预应力锚索二者用腰梁连接构成支护体系。
5.1排桩支护结构设计
该段采用钻孔灌注桩悬臂式结构挡土,单排水泥土搅拌桩墙止水。钻孔灌注桩的直径为800mm,桩间距1200mm,桩身混凝土等级为C30,钢筋采用HRB335钢筋。在钻孔灌注桩的桩顶采用C30钢筋混凝土压顶冠梁,钢筋采用HRB335钢筋,以提高围护桩的整体性。水泥土搅拌桩的直径为700mm,轴向搭接宽度200mm,桩间距500mm。桩位布置如图1所示。
5.2预应力锚索设计
(1)锚索由3根直径15.2mm,强度1860MPa钢绞线组成,锚索成孔直径180mm,倾角15°,长度东侧26m,北侧31m,设计拉力东侧450kN,北侧600kN,注浆材料普通32.5水泥,浆液为纯水泥浆,水灰比0.67,采用二次注浆,第一次注浆压力0.3~0.5MPa,第二次注浆2~5MPa,两次注浆间隔时间72小时,锚索位于支护桩之间,垂直方向0.00向下东面-4.5m处,北边-4.lm处。支撑腰梁采用28a槽钢,支撑梁与支护桩之间采用C30硅充填,组成一个砼钢梁。锚索与支撑梁采用250×250×2Omm钢板,通过三孔锚具连接。支护桩、锚索、支撑腰三者构成一个完整的支护体系。
(2)锚索张拉锁定。锚索施工完成两周后,开始张拉锁定,根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ79--120)锁定荷载确定为设计荷载的6%,据此北侧锁定荷载为400kN,东侧锁定荷载为30kN。张拉分三次进行,第一次张拉致定锁定荷载的30%,持荷3分钟,记录伸长量;第二次张拉至锁定荷载的60%,持荷3分钟,记录伸长量;第三次张拉至锁定荷载,持荷5分钟,记录伸长量,并进行锁定。 5.3预应力锚索安装施工技术要求
(1)锚索施工前应选择代表地段进行现场试验,以验证施工工艺及设计参数。
(2)锚索钻孔孔径φ150mm,钻孔套管跟进,倾斜度允许偏差为3%。终孔后及时洗孔并安装锚索灌水泥砂浆。
(3)锚索采用二次注浆工艺,第一次注浆采用水泥砂浆自孔底向外灌满全孔;第二次为高压注浆,采用水灰比0.5~0.6的纯水泥浆,注浆压力不小于2.0MPa。
(4)锚固体强度大于15MPa时,可进行张拉锁定。张拉锁定时应先不放置锁具夹片预张拉至设计抗拔力,松弛后再加夹片张拉至锁定荷载锁定。
(5)锚索锁定后若发现有明显的预应力损失,应及时进行补偿张拉。
5.4基坑内、外排水
本工程采用了搅拌桩作止水帷幕的支护型式,整个基坑处于一个封闭的帷幕之中,基坑开挖施工期间的排水主要是地表水及坑内少量渗水。基坑内如有降水措施,降深不宜超过1.0米,且需加强变形监测。滤料采用2~5mm碎石。
6、支护结构的监测
为保护基坑支护结构在开挖及基础施工期间的安全与稳定,施工14天后进行拔出破坏试验。另外,在基坑开挖前,就做出了详细的施工监测方案,对基坑进行支护位移的量测(地表开裂状态、位置、缝宽)的观察,做好施工记录,以备参考利用。
7、结论
深基础基坑支护工程施工技术措施科学、合理与否,直接影响到工程本身的质量与进度,并对工程经济效益提高与人身安全的保证起到关键性作用。实践证明:排桩加预应力锚索应用至深基坑支护中是非常成功的。特别是在回填土厚度较大,土质松散,渗透性能好,水量充足的场地,采用预应力锚索有效的限制了土体的水平位移,采用止水帷幕有效的控制了基坑内外的水位差,保证了基坑周围建筑物的安全。该工程自开始施工到完成。经业主、监理、质监站等多方共同抽样检测,各项质量符合设计要求,工程被评为优良。
参考文献:
[1]王广超.复合支护结构在基坑支护中的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2008,(3).
[2]建筑基坑支护技术规程(GJ120-99)[S].
[3]编辑委员会.基坑工程手册[M].北京:中国建材工业出版社,17.