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摘要:结合工程实例,针对工程实际地质情况进行了分析比較;在此基础上,对本工程采用的桩锚复合支护施工技术以及施工监测进行了详细阐述。
关键词:桩--锚--复合土钉墙支护;深基坑工程;预应力锚索;复合土钉墙;施工监测
1、前言
建筑基坑桩--锚—复合土钉墙支护结构是将受拉杆件的端固定在开挖基坑的稳定地层中,另一端与围护桩相联的基坑支护体系,它是在岩石锚杆理论研究比较成熟的基础上发展起来的一种挡土结构,安全经济的特点使它广泛应用于边坡和基坑支护工程中。因此对桩--锚支护结构设计与施工技术进行分析探讨具有较强的现实意义。
2、工程概况
中国-东盟国际商贸物流中心A座工程位于民族大道南侧中新路与中柬路之间,中越路以北的地块,该工程地下室4层,地上52层的超高层办公楼。本工程基坑最大开挖深度20米,最小开挖深度13.6米,南北向长140m,东西向长139米,详见基坑支护平面布置图。
场地地貌属丘陵地貌,沟谷低洼处原为鱼塘,经人工堆填后场地较为平坦,场地高程96.36m-100.70m,相对高差4.34m。根据勘探揭露,最大钻孔深度43.5米范围内,场地覆盖层主要为人工素填土①Qml,淤泥质粘土②Qh,圆砾③Qal,粉质粘土④Qel,基岩为第三系E强风化泥岩、粉砂岩⑤和中风化泥岩、粉砂岩⑥。地下水赋存于人工素填土①Qml及淤泥质粘土②Qh中,水量较小,主要受生活废水和大气降水补给,初见水位埋深2.30m-23.40m,稳定水位埋深4.40m-7.80m(水位高程96.15m-91.13m)。整个基坑北面土质较差,原为鱼塘,全为人工回填土,同时夹有淤泥层;东面为人工回填土、粉砂和局部中风化岩层;南面土质较好,基本为原土,岩层埋深较浅。
基坑北面土质较差,同时周边管线较多,分布着南宁市主要的污水、雨水管线,燃气管线,通信管线,国防光缆,北临南宁市主要市政道路民族大道,因此对基坑安全、基坑变形要求较高,施工难度大。
3、基坑支护方案对比及选择
根据本工程特点,可以选用的基坑支护型式有:钻孔支护桩加设混凝土内支撑、桩锚式支护结构、桩—锚—复合土钉墙支护结构、逆作法、复合士钉墙支方案等。
钻孔支护桩加设混凝土内支撑方案能确基坑结构安全,位移小,对周边环境影响小,但内支撑装拆工序多,增加工程工期和工程造价,且内支撑影响地下室施工和土方开挖,工期很长;而逆作法造价高工艺复杂,工期长;复合型锚喷墙支护方案,砂层中施工采用钢管作为锚杆,设置预应力锚杆控制基坑位移,止水帷幕可以考虑采用上部深层搅拌桩下部旋喷桩作为止水帷幕,该方案造价与其他方案比较较低,但本工程周边均为重要建筑物与道路、管线,对支护结构的变形要求严格,而复合式士钉墙的支护结构变形一般较大,且土钉施工过程中会造成大量地下水流失,对周边环境造成极不利影响。因此,基坑支护方案论证选型时否定了以上三种方案。由于桩--锚式支护结构和桩—锚—复合土钉墙支护结构两种方案均可以达到较短工期,保证基坑支护结构安全稳定,因此选用桩—锚—复合土钉墙支护结构,降低工程造价,不影响地下室结构施工,适合本工程施工。在地下水位以上基坑变形容许范围内采用复合土钉墙支护结构形式,地下水位以下,土体侧压力较大部分采用桩-锚支护结构。锚索在砂层、淤泥层中难以施工、会造成地下水与砂土流失而造成地面沉陷的施工难点,可通过采用预应力锚杆的“压水钻进成孔法”施工工艺以及跟套管钻进工艺加以解决。
4.2复合土钉墙施工工艺
1)土方开挖与修坡:支护紧随土方开挖,开挖一层,支护一层,这样能很好的同步施工,以缩短工期,但要按要求,开挖要到位,不得欠挖,严进超挖。
2)钻孔:一般地质条件采用机械成孔,施工粘土层时,采用干作业法钻孔,在砾石层中,采用泥浆护壁跟管湿作业法成孔,对于难以钻进的砾石层,采用跟管成孔,岩石层采用岩芯钻成孔。
3)杆体加工及下放
①拉杆要求顺直,使用前要采取除锈措施。
②为将拉杆安放在钻孔的中心,防止自由段产生过大挠度和插入钻孔时不搅动土壁,并保证拉杆有足够的水泥浆保护层,在拉杆的表面设置定位器。
4)灌浆
灌浆方法分为一次灌浆法和二次灌浆法, 普通土钉采用一次灌浆法。对于预应力锚杆则采用二次灌浆法,即先对锚固端灌浆,待灌注的水泥浆具备一定强度后,对锚固段进行张拉,然后再灌注非锚固段。
5)铺设钢筋网、焊接加强筋
① 钢筋网应根据施工作业面分段制作,钢筋网网格按设计要求制作,钢筋网宜随壁面铺设。
② 加强筋设置于网片外侧,呈菱形与土钉焊接,以保证复合土钉墙的整体性。
6)喷射面层
① 边坡修整完毕后对软弱土层及破碎地带先进行初喷,再铺设钢筋网。
② 喷射砼应分段分片依次进行,同一段内喷射顺序应自下而上;段片之间,层与层之间做成45°角的斜面,以便砼牢固凝结成整体。
③ 喷射砼时,喷头与喷射面保持垂直,视情况保持1米左右的距离;喷射手应控制好水灰比,保持砼表面平整,湿润光泽,无干斑或滑移流淌现象。
④ 喷射结束后,清扫设备,整理现场,并将钢筋向上卷起,避免挖土时抽筋。
5、施工监测
5.1变形监测和分析
基坑与周围建筑物的安全与稳定,集中体现在土体的变位,边坡水平位移和周围建筑物沉降。随着土方开挖深度的增加,边坡周围土体会产生一些变化,如应力重新分布、渗排水后土固结等引起土体变位。动态跟踪变位监测,已成为基坑施工工程的一项重要内容,是避免事故发生的重要保障。根据观测数据,及时调整开挖深度及位置,必要时采取补救措施,保护临近建筑物及管线不因土体地面位移的过量而遭破坏,以利工程顺利进行。
5.2施工效果
由于种种原因导致基坑支护实际使用年限超过设计使用年限一年之久,但是根据监测数据,基坑支护任然处于稳定期。本工程地下室施工已经基本完成,正在准备基坑肥槽土方回填施工, 桩--锚--复合土钉墙支护技术在本工程深基坑中得到了成功的应用。
6、结束语
(1)对于类似本工程基坑支护情况,从实施效果来看,采用桩--锚--复合土钉墙支护技术在这方面有较大的优势,与其他深基坑支护形式相比,能有效地控制周围建筑物的沉降及围护体系的位移。不仅缩短了工期,而且也节约了成本。
(2)施工期间的变形量发展较快,也是最危险的,因此应加强施工期间的管理及监测,以限制土体变形和发展,确保基坑的安全。
(3)基坑周边及坡顶应做好防水、隔渗措施,基坑周边不允许集中堆放材料,避免发生边坡位移过大,发生坍塌事故。
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:桩--锚--复合土钉墙支护;深基坑工程;预应力锚索;复合土钉墙;施工监测
1、前言
建筑基坑桩--锚—复合土钉墙支护结构是将受拉杆件的端固定在开挖基坑的稳定地层中,另一端与围护桩相联的基坑支护体系,它是在岩石锚杆理论研究比较成熟的基础上发展起来的一种挡土结构,安全经济的特点使它广泛应用于边坡和基坑支护工程中。因此对桩--锚支护结构设计与施工技术进行分析探讨具有较强的现实意义。
2、工程概况
中国-东盟国际商贸物流中心A座工程位于民族大道南侧中新路与中柬路之间,中越路以北的地块,该工程地下室4层,地上52层的超高层办公楼。本工程基坑最大开挖深度20米,最小开挖深度13.6米,南北向长140m,东西向长139米,详见基坑支护平面布置图。
场地地貌属丘陵地貌,沟谷低洼处原为鱼塘,经人工堆填后场地较为平坦,场地高程96.36m-100.70m,相对高差4.34m。根据勘探揭露,最大钻孔深度43.5米范围内,场地覆盖层主要为人工素填土①Qml,淤泥质粘土②Qh,圆砾③Qal,粉质粘土④Qel,基岩为第三系E强风化泥岩、粉砂岩⑤和中风化泥岩、粉砂岩⑥。地下水赋存于人工素填土①Qml及淤泥质粘土②Qh中,水量较小,主要受生活废水和大气降水补给,初见水位埋深2.30m-23.40m,稳定水位埋深4.40m-7.80m(水位高程96.15m-91.13m)。整个基坑北面土质较差,原为鱼塘,全为人工回填土,同时夹有淤泥层;东面为人工回填土、粉砂和局部中风化岩层;南面土质较好,基本为原土,岩层埋深较浅。
基坑北面土质较差,同时周边管线较多,分布着南宁市主要的污水、雨水管线,燃气管线,通信管线,国防光缆,北临南宁市主要市政道路民族大道,因此对基坑安全、基坑变形要求较高,施工难度大。
3、基坑支护方案对比及选择
根据本工程特点,可以选用的基坑支护型式有:钻孔支护桩加设混凝土内支撑、桩锚式支护结构、桩—锚—复合土钉墙支护结构、逆作法、复合士钉墙支方案等。
钻孔支护桩加设混凝土内支撑方案能确基坑结构安全,位移小,对周边环境影响小,但内支撑装拆工序多,增加工程工期和工程造价,且内支撑影响地下室施工和土方开挖,工期很长;而逆作法造价高工艺复杂,工期长;复合型锚喷墙支护方案,砂层中施工采用钢管作为锚杆,设置预应力锚杆控制基坑位移,止水帷幕可以考虑采用上部深层搅拌桩下部旋喷桩作为止水帷幕,该方案造价与其他方案比较较低,但本工程周边均为重要建筑物与道路、管线,对支护结构的变形要求严格,而复合式士钉墙的支护结构变形一般较大,且土钉施工过程中会造成大量地下水流失,对周边环境造成极不利影响。因此,基坑支护方案论证选型时否定了以上三种方案。由于桩--锚式支护结构和桩—锚—复合土钉墙支护结构两种方案均可以达到较短工期,保证基坑支护结构安全稳定,因此选用桩—锚—复合土钉墙支护结构,降低工程造价,不影响地下室结构施工,适合本工程施工。在地下水位以上基坑变形容许范围内采用复合土钉墙支护结构形式,地下水位以下,土体侧压力较大部分采用桩-锚支护结构。锚索在砂层、淤泥层中难以施工、会造成地下水与砂土流失而造成地面沉陷的施工难点,可通过采用预应力锚杆的“压水钻进成孔法”施工工艺以及跟套管钻进工艺加以解决。
4.2复合土钉墙施工工艺
1)土方开挖与修坡:支护紧随土方开挖,开挖一层,支护一层,这样能很好的同步施工,以缩短工期,但要按要求,开挖要到位,不得欠挖,严进超挖。
2)钻孔:一般地质条件采用机械成孔,施工粘土层时,采用干作业法钻孔,在砾石层中,采用泥浆护壁跟管湿作业法成孔,对于难以钻进的砾石层,采用跟管成孔,岩石层采用岩芯钻成孔。
3)杆体加工及下放
①拉杆要求顺直,使用前要采取除锈措施。
②为将拉杆安放在钻孔的中心,防止自由段产生过大挠度和插入钻孔时不搅动土壁,并保证拉杆有足够的水泥浆保护层,在拉杆的表面设置定位器。
4)灌浆
灌浆方法分为一次灌浆法和二次灌浆法, 普通土钉采用一次灌浆法。对于预应力锚杆则采用二次灌浆法,即先对锚固端灌浆,待灌注的水泥浆具备一定强度后,对锚固段进行张拉,然后再灌注非锚固段。
5)铺设钢筋网、焊接加强筋
① 钢筋网应根据施工作业面分段制作,钢筋网网格按设计要求制作,钢筋网宜随壁面铺设。
② 加强筋设置于网片外侧,呈菱形与土钉焊接,以保证复合土钉墙的整体性。
6)喷射面层
① 边坡修整完毕后对软弱土层及破碎地带先进行初喷,再铺设钢筋网。
② 喷射砼应分段分片依次进行,同一段内喷射顺序应自下而上;段片之间,层与层之间做成45°角的斜面,以便砼牢固凝结成整体。
③ 喷射砼时,喷头与喷射面保持垂直,视情况保持1米左右的距离;喷射手应控制好水灰比,保持砼表面平整,湿润光泽,无干斑或滑移流淌现象。
④ 喷射结束后,清扫设备,整理现场,并将钢筋向上卷起,避免挖土时抽筋。
5、施工监测
5.1变形监测和分析
基坑与周围建筑物的安全与稳定,集中体现在土体的变位,边坡水平位移和周围建筑物沉降。随着土方开挖深度的增加,边坡周围土体会产生一些变化,如应力重新分布、渗排水后土固结等引起土体变位。动态跟踪变位监测,已成为基坑施工工程的一项重要内容,是避免事故发生的重要保障。根据观测数据,及时调整开挖深度及位置,必要时采取补救措施,保护临近建筑物及管线不因土体地面位移的过量而遭破坏,以利工程顺利进行。
5.2施工效果
由于种种原因导致基坑支护实际使用年限超过设计使用年限一年之久,但是根据监测数据,基坑支护任然处于稳定期。本工程地下室施工已经基本完成,正在准备基坑肥槽土方回填施工, 桩--锚--复合土钉墙支护技术在本工程深基坑中得到了成功的应用。
6、结束语
(1)对于类似本工程基坑支护情况,从实施效果来看,采用桩--锚--复合土钉墙支护技术在这方面有较大的优势,与其他深基坑支护形式相比,能有效地控制周围建筑物的沉降及围护体系的位移。不仅缩短了工期,而且也节约了成本。
(2)施工期间的变形量发展较快,也是最危险的,因此应加强施工期间的管理及监测,以限制土体变形和发展,确保基坑的安全。
(3)基坑周边及坡顶应做好防水、隔渗措施,基坑周边不允许集中堆放材料,避免发生边坡位移过大,发生坍塌事故。
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