土釘墻畢業(yè)設(shè)計

1緒論1.1基坑工程的特點和發(fā)展概況基坑是建筑工程的一部分，其發(fā)展與建筑業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)，而深基坑是充分利用土地資源的方式之一?；娱_挖是基礎(chǔ)和地下工程施工中的一個古老的傳統(tǒng)課題，同時又是一個綜合性的巖土工程難題，既涉及土力學(xué)中典型的強度與穩(wěn)定問題，又包含了變形問題，同時還涉及到土與支護結(jié)構(gòu)的共同作用。對這些問題的認識及對策的研究，是隨著土力學(xué)理論、分析技術(shù)、測試儀器及施工機械、施工技術(shù)的進步而逐步完善的。隨著城市建設(shè)的發(fā)展，愈益要求開發(fā)三維城市空間。目前各類用途的地下空間已在世界各大中城市得到開發(fā)利用，諸如高層建筑多層地下室、地下鐵道及地下車站、地下停車場、地下停車庫、地下商場以及多種地下民用和工用設(shè)施等。國外著名的地下工程有法國巴黎中央商場、美國明尼蘇達大學(xué)土木工程系的辦公大樓和實驗室、日本東京八重洲地下街等。近幾年來，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國城市建設(shè)向高空和地下發(fā)展，交通設(shè)施向多層次立體化發(fā)展，深基坑工程已成為建筑業(yè)近年來的一大技術(shù)熱點。大量的工程實踐大大豐富和提高了我國基坑工程領(lǐng)域的技術(shù)水平。近十年來，我國萬幢高樓拔地而起(10層以上的建筑物已逾1億㎡)，其中高度逾百米者已有約200座。尤其金茂大廈高達420米，地王大廈高達325米，中天大廈高達322米，它們已躋身于世界百座超級大廈之列，而且分別排名第三、第十二和第十三。一些大城市如、、地鐵工程也相繼全面展開。各大中城市大型市政地下設(shè)施也屢見不鮮。因此深基坑工程的深度也隨之迅速增加。約至20世紀70年代末，國只有少數(shù)開挖深度達10米以上的基坑工程，而目前深度超過20米的基坑已為數(shù)不少，一些工業(yè)基坑深度已超過30米。深基坑支護的設(shè)計、施工、監(jiān)測技術(shù)是近10多年來在我國逐漸涉及的技術(shù)難題。深基坑的護壁，不僅要求保證基坑正常作業(yè)安全，而且要防止基坑及坑外土體移動，保證基坑附近建筑物、道路、管線的正常運行。各地通過工程實踐與科研，在基坑支護理論與技術(shù)上都有了進一步的發(fā)展，取得了可喜的成績。我國土釘首例工程為市建材集團公司投資興建的文錦廣場大廈基坑邊壁工程(1992年)。至目前為止采用土釘支護技術(shù)建造的工程，在我國約有千例之數(shù)。其中深度及影響較大的工程有：065工程(深18.0米，1994年建造)、海洋館基坑邊坡工程(深18.13米，1996年建造)和淺海深圍堰邊壁加固工程(深20.5米，1999年建造)。這些工程的成功建造表明，隨著土釘支護技術(shù)的推廣應(yīng)用相應(yīng)的設(shè)計水平和施工水平已有了較大提高。最早提出深基坑分析方法的是Terzaghi和Peck等人，他們早在40年代提出了預(yù)估挖方穩(wěn)定程度和支撐荷載大小的總應(yīng)力法。這一原理一直沿用至今，只不過有了許多改進與修正。50年代，Bjerrum和Eide給出了分析深基坑底板隆起的方法。60年代開始在奧斯陸和墨西哥城軟粘土深基坑中使用了儀器進行監(jiān)測，此后的大量資料提高了預(yù)測的準確性，并從70年代起，產(chǎn)生了相應(yīng)的指導(dǎo)開挖的法規(guī)。從80年代初開始我國逐漸涉入深基坑設(shè)計與施工領(lǐng)域，在地區(qū)的第一個深基坑支護工程率先應(yīng)用了信息施工法，大大節(jié)省了工程造價。進入90年代后，為了總結(jié)我國深基坑支護設(shè)計與施工經(jīng)驗，開始著手編制深基坑支護設(shè)計與施工的有關(guān)法規(guī)。深基坑工程是一項綜合性的巖土工程問題，主要涉及到土層性質(zhì)、支護結(jié)構(gòu)、支撐形式、地基處理、地下水防治以及環(huán)境影響等方面，目前研究的課題主要有：土壓力理論、支護結(jié)構(gòu)力和變形的計算理論、基坑失穩(wěn)破壞的機理等方面。其研究的方式和方法多種多樣，但總結(jié)起來，也可歸納為三種方法：實驗研究，包括室模型實驗和現(xiàn)場原位測試；理論分析，包括各種數(shù)值模擬和解釋法；經(jīng)驗總結(jié)，根據(jù)已有的工程數(shù)據(jù)總結(jié)、提煉。對于深基坑工程問題，目前國外己有很多研究成果。1.2主要基坑支護的方法基坑施工安全是一項綜合性工程，應(yīng)從設(shè)計、施工和水文地質(zhì)等方面入手，優(yōu)化工程設(shè)計，精心組織施工，統(tǒng)籌兼顧，合理處理好各組成部分的關(guān)系，重點防治施工涌水等突發(fā)事件，確?；拥氖┕ぐ踩玔11]。在基坑工程建設(shè)始末，一定要根據(jù)工程的實際情況，統(tǒng)籌兼顧，合理處理好各組成部分的關(guān)系，使基坑施工的各環(huán)節(jié)時刻保持最優(yōu)狀態(tài)，才能確?；邮┕ぐ踩?、優(yōu)質(zhì)和高效。常見的基坑支護形式有：(1)水泥攪拌樁重力壩：在軟粘土地基中開挖深度為5～7米左右的基坑，應(yīng)用深層攪拌法形成的水泥土樁擋墻，可以較充分利用水泥土的強度，并可利用水泥土防滲性能，同時作為防滲帷幕。因此，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。水泥土重力式擋墻一般做成格柵形式，按重力式擋墻計算。廣泛用于開挖深度7米以的深基坑圍護結(jié)構(gòu)、管道溝支護結(jié)構(gòu)、河道支護結(jié)構(gòu)、地下人行道等。(2)鉆孔灌注樁：鉆孔灌注樁作為圍護結(jié)構(gòu)承受水土壓力，是深基坑開挖常用的一種圍護形式，根據(jù)不同的地質(zhì)條件和開挖深度可做成懸臂式擋墻、單撐式擋墻、多層支撐式擋墻等。它的排列形式有一字形相接排列、間隔排列、交錯相接排列、搭接排列、或是混合排列，常見的排列方式是一字板間隔排列，并在樁后采用水泥土攪拌樁、旋噴樁、樹根樁等阻水。這樣的結(jié)構(gòu)形式較為經(jīng)濟，阻水效果較好。地區(qū)大部分開挖深度在7～12米左右的深基坑，采用鉆孔灌注樁擋土，水泥土攪拌樁阻水，普遍獲得成功。(3)地下連續(xù)墻：地下連續(xù)墻就是用專用設(shè)備沿著深基礎(chǔ)或地下構(gòu)筑周邊采用泥漿護壁開挖出一條具有一定寬度與深度的溝槽，在槽設(shè)置鋼筋籠，采用導(dǎo)管法在泥漿中澆筑混凝土，筑成一單元墻段，依次順序施工，以某種接頭方法連接成的一道連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻，以便基坑開挖時防滲、擋土，作為鄰近建筑物基礎(chǔ)的支護以及直接成為承受直接荷載的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的一部分。地下連續(xù)墻的優(yōu)點是對鄰近建筑物和地下管線的影響較小，施工時無噪音、無振動，屬低公害的施工方法。(4)SMW工法樁：SMW工法是以多軸型鉆掘攪拌機在現(xiàn)場向一定深度進行鉆掘，同時在鉆頭處噴出水泥系強化劑而與地基土反復(fù)混合攪拌，在各施工單元之間則采取重疊搭接施工，然后在水泥土混合體未結(jié)硬前插入H型鋼或鋼板作為其應(yīng)力補強材，至水泥結(jié)硬，便形成一道具有一定強度和剛度的、連續(xù)完整的、無接縫的地下墻體。(5)土釘墻：土釘墻是由天然土體通過土釘墻就地加固并與噴射砼面板相結(jié)合，形成一個類似重力擋墻以此來抵抗墻后的土壓力；從而保持開挖面的穩(wěn)定，這個土擋墻稱為土釘墻。土釘墻是通過鉆孔、插筋、注漿來設(shè)置的，一般稱砂漿錨桿，也可以直接打入角鋼、粗鋼筋形成土釘。土釘墻的做法與礦山加固坑道用的噴錨網(wǎng)加固巖體的做法類似，故也稱為噴錨網(wǎng)加固邊坡或噴錨網(wǎng)擋墻，建筑基坑與護坡技術(shù)規(guī)程JGJ120－99正式定名為土釘墻。土釘技術(shù)是從70年代出現(xiàn)的，德國、法國和美國幾乎在同一時期各白獨方地開始丁土釘墻的研究和應(yīng)用。出現(xiàn)這種情況并非偶然，為土釘技術(shù)在許多方面與隧道新奧法施工類似，可視為是新奧法概念的延伸。60年代初期出現(xiàn)的新奧法，采用噴射混凝土和粘結(jié)型鉗桿相結(jié)合的方法，能迅速控制隧洞變形并使之穩(wěn)定。特別是70年代及其稍后的時間，先后在德國法蘭克福及紐倫堡地鐵的土體開挖工程中應(yīng)用獲得成功，對土釘墻技術(shù)的出現(xiàn)給予了積極的影響。此外，60年代發(fā)展起來的加筋土技術(shù)對土釘墻技術(shù)的萌發(fā)也有一定的推動作用。70年代德國法國和美國都對土釘進行了研究與應(yīng)gL”J。在德國是由擋土墻和錨桿發(fā)展起來的，法國是基于新奧法的原理發(fā)展起來的，新奧法系奧地利隧道施工中利用噴射混凝土與全長粘結(jié)的錨桿相結(jié)合，為巖石隧道開挖提供有效的穩(wěn)定支護。1972年法國承包商博格斯提出了新奧法原理能夠用于土質(zhì)邊坡和軟巖邊坡的臨時支護，并成功地應(yīng)用于工程上，幾乎同時德國和美國也發(fā)展了土釘技術(shù)。目前該技術(shù)在法國、德國、英國、美國和日本得到廣泛應(yīng)用。新興的科學(xué)技術(shù)試驗研究要得到政府的大力支持，才會很好地發(fā)展。比如1985年法國政府一次就撥款350萬美元，進行土錨釘墻的實尺模擬試驗。1990年在美國召開的擋上結(jié)構(gòu)國際學(xué)術(shù)會議上，土釘作為一個獨立的專題，與錨桿擋堵并列，使它成為一個獨立的學(xué)科分支。在國，80年代末工業(yè)大學(xué)和農(nóng)村建筑總公司對插筋補強護坡和索土邊坡，進行丁荷載作用下的破壞試驗。插筋補強技術(shù)與土釘噴射混凝土相似，只是插筋補強的鋼筋用錨定板，坡面鋪鋼筋網(wǎng)抹水泥砂漿，而土釘在坡面鋼筋網(wǎng)上噴射混凝土。土釘支護的特點及應(yīng)用圍：(1)土釘與土體形成復(fù)合體，提高了邊坡整體穩(wěn)定和承受坡頂超載能力，延性，改變邊坡突然坍方性質(zhì)，有利于安全施工。(2)土釘墻體位移小，一般測試約20mm，對相鄰建筑影響小。(3)設(shè)備簡單，易于推廣。由于土釘比土層錨桿長度小得多，鉆孔方便，注漿亦易噴射混凝土等設(shè)備，施工單位均易辦到。(4)如能與土方開挖配合好，實行平行流水作業(yè)，則工期可縮短，噪音小。(5)經(jīng)濟效益好，一般成本低于灌注樁支護。(6)因分段分層施工，易產(chǎn)生施工階段的不穩(wěn)定性，因此必須在施工開始就進行土釘墻體位移監(jiān)測，以便于采取必要的措施。(7)適宜于地下水位以上或經(jīng)降水措施后的雜填土、普通粘土或非松散性的砂土，一般認為可用于N值在5以上的砂質(zhì)土與N值在3以上的粘性土。1.3本設(shè)計的工程概況擬建場區(qū)位于經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)江山中路東側(cè)，原龍達公司院。本工程勘察面積約11560平方米。本工程由時代建筑設(shè)計設(shè)計，根據(jù)設(shè)計單位提供的圖紙及介紹，本工程擬建物主要包括2幢19~26層高層住宅樓、1幢22～26層綜合辦公樓和1幢4層裙房，場區(qū)擬帶1層地下車庫；勘察期間設(shè)計室坪標高尚未最終確定，約比現(xiàn)地面標高高約0.3～0.45米，設(shè)計室外坪標高見平面圖，地下車庫層高約5米，基礎(chǔ)埋深約6米；綜合辦公樓及其裙房擬采用框剪結(jié)構(gòu)，1、2號住宅樓擬采用剪力墻結(jié)構(gòu)。擬建場地位于南辛安前河河漫灘地貌單元，第四系厚度約12～14米。第四系以人工填土層、淤泥質(zhì)砂土層、粘性土及砂層為主，下伏基巖為變質(zhì)巖和巖漿巖。場區(qū)地形整體較平坦，勘察期間孔口處地面標高3.96～4.66米；地貌屬南辛安前河河漫灘，后經(jīng)人工改造。場區(qū)第四系主要由第四系全新統(tǒng)人工填土、全新統(tǒng)洪沖積層和上更新統(tǒng)洪沖積層組成；場區(qū)基巖主要為太古界~元古界變粒巖和燕山晚期細?；◢弾r巖脈。基坑開挖深度10m，土層分布：素填土②中砂層淤泥質(zhì)土④粘土各土層的物理力學(xué)指標如表1.1：各土層物理力學(xué)指標表1.1土層號土層厚度m重度kN/m3粘聚力kPa摩擦角o土體與錨固體極限摩阻力kPa①素填土2.017101735②中砂層4.018.5035120③淤泥質(zhì)土3.019.5302530④粘土3020503080

2水泥土攪拌樁本工程地下水位在天然地坪下1.0m處。根據(jù)有關(guān)規(guī)的具體要求，結(jié)合擬建物特征、場地與地基條件，本工程按二級地基、二級場地、二級工程重要性等級、乙級巖土工程勘察等級布置勘察工作，運用多種勘察、測試手段，做到點面結(jié)合，定性與定量結(jié)合(以定量為主)，使用合理的工作量取得可靠、豐富的勘察成果。水泥土攪拌樁是用水泥作固化劑，通過特制的深層攪拌機械，在地基深部就地將軟粘土和水泥漿強制拌和，使軟粘土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和足夠強度的水泥土，硬結(jié)后的水泥土在地基中形成水泥土攪拌樁，從而提高地基強度和增大變形模量，連續(xù)搭接的水泥土攪拌樁可形成止水帷幕。攪拌樁可連續(xù)布置，將地基加固成所需要的幾何形狀。不僅可左右粒徑小于處理軟粘土，也可處理可塑狀的粘土與含30%左右粒徑小于10cm的雜填土，且處理后不增加地基的附加荷載；可利用樁周面積大的特點，充分發(fā)揮軟弱地基的承載力，降低地基的沉降量。但若遇到地基中有大塊石等障礙物時，必須清除后才能攪拌成樁，對中粗砂、礫石地層及硬塑的粘土層也無法進行深層攪拌成樁。水泥土攪拌樁在基坑工程中主要有如下用途：(1)直接作為深基坑開挖的側(cè)向支擋結(jié)構(gòu)；(2)用于穩(wěn)定或加固基坑(或溝槽)底部，以防止土體隆起，增大支擋結(jié)構(gòu)的被動土壓力和減小變形；(3)用于河岸或天然邊坡抗滑穩(wěn)定，并作為止水帷幕；(4)配合柱列式鉆孔灌注樁或鋼板(5)加固錨碇板樁墻，以減小土錨應(yīng)力，并止水防滲。2.1水泥土攪拌樁施工機械目前國產(chǎn)攪拌機械較常用的有3種型號，即SJB系列深層攪拌機、GZB—600型深層攪拌機和GPP—5型深層噴射攪拌機。其中SJB系列是雙攪拌軸，中心管輸漿式攪拌機，采用水泥漿為固化劑，也可用水泥砂漿或摻入粉煤灰等工業(yè)廢料作為固化劑。GZB—600型是單攪拌軸，只能用純水泥漿為固化劑，不能用其它固化劑。GPP—5型是粉體噴射式攪拌機，主要用水泥粉或石灰粉作為固化劑，它也可和灰漿泵相連而用水泥漿攪拌。SJB—1型深層攪拌機，由電動機、減速機、攪拌軸、攪拌頭、中心管、輸漿管、橫向系板、單向球形閥等組成，兩臺電機分別通過減速器使直徑為70cm的攪拌頭回轉(zhuǎn)切割軟土，并與從輸漿管壓入軟土的固化劑強制拌和形成水泥土，水泥土攪拌樁成8字形，施工時，與深層攪拌機配套使用的有以上的起吊樁架、灰漿泵、兩個200L容積的灰漿拌制機、灰漿集料斗、冷卻水泵等。2.2水泥土攪拌樁施工工藝攪拌樁施工需做好以下準備工作：(1)依據(jù)工程地質(zhì)勘察資料，進行室配比試驗，結(jié)合設(shè)計要求，選擇最佳水泥摻入比，確定攪拌工藝；(2)依據(jù)設(shè)計圖紙，編制深層攪拌法施工方案，做好現(xiàn)場平面布置，安排好打樁施工流程，布置水泥漿制備及泵送系統(tǒng)，且考慮泵送距離宜小于50m;(3)探明并清理施工現(xiàn)場的地下、地面及空中障礙物，以利安全施工；(4)按設(shè)計要求，進行現(xiàn)場測量放線，定出每一個樁位，釘上小木樁。水泥土攪拌樁施工，可采用一次噴漿、二次補漿或重復(fù)攪拌，施工工藝步驟如下：(1)定位：起重機懸吊攪拌機到樁位，定位對中；(2)預(yù)攪下沉：啟動攪拌機電機，放松起重機鋼絲繩，等攪拌頭轉(zhuǎn)動速度正常后，使攪拌頭葉片自上而下邊旋轉(zhuǎn)邊切土邊沉入土中，直至擬加固深度；(3)噴漿攪拌提升：配制水泥漿，開啟灰漿泵，待水泥漿到達攪拌頭后，將攪拌機略為提升，邊噴漿邊攪拌，使水泥漿與軟土摻和；(4)重復(fù)攪拌下沉：攪拌頭提升到地面時，關(guān)閉灰漿泵，再次將攪拌機攪拌下沉；(5)補漿攪拌提升或重復(fù)攪拌提升：根據(jù)一次噴漿記錄，在一次噴漿量比配比噴漿量偏低的樁段，開啟灰漿泵，邊噴漿邊攪拌提升，或在噴漿量符合配比要求的樁段，僅攪拌提升，使軟土與水泥漿充分拌和；(6)加固完畢，攪拌機提升至地面后，即完成一根攪拌樁，逐次將攪拌機移至新的樁位，重復(fù)(1)~(5)程序。施工過程中要把握如下施工要點：(1)施工中控制深層攪拌機的提升速度，它是控制注漿量、攪拌均勻程度、保證加固效果的關(guān)鍵，必須連續(xù)勻速進行。(2)水泥摻量取決于需求的加固體強度，一般為加固土重的7%~15%,具體摻量需由現(xiàn)場試驗確定。(3)每個臺班加固完畢，必須立即用水清洗貯料罐、砂漿泵、深層攪拌機及相應(yīng)的管道，以免水泥漿凝固而影響繼續(xù)使用。2.3水泥土攪拌樁的質(zhì)量控制與檢驗2.3.1質(zhì)量控制為了保證攪拌樁的施工質(zhì)量和基坑開挖的安全，設(shè)計人員需在圖紙上對施工工藝的如下方面作專門說明：(1)施工停漿(粉)面必須高出樁頂設(shè)計標高0.5m，在開挖基坑時，則將該高出部分先行挖除；(2)嚴格按設(shè)計確定的數(shù)據(jù)控制噴漿和攪拌提升速度，誤差不得大于10cm/min;(3)樁的垂直偏差不得超過1%,樁位偏差不得大于50mm，樁徑偏差不得大于4%；(4)預(yù)攪下沉時一般不宜沖水，只有遇較硬土層而下沉太慢時，方可適量沖水，但必須考慮沖水對樁身強度的影響；(5)以水泥漿作固化劑時，拌制后應(yīng)有防止?jié){液離析的措施；(6)施工中因故停漿(粉)，宜將攪拌機下沉至停漿(粉)點以下0.5m，待恢復(fù)供漿(粉)時，再攪拌提升；(7)噴漿(粉)口到達樁頂設(shè)計標高時，宜停止提升，攪拌數(shù)秒，以保證樁頭均勻密實；(8)樁與樁搭接時間不應(yīng)大于24h，如間歇時間太長，搭接質(zhì)量無保證時，應(yīng)采取局部補樁或注漿措施；(9)做好每根樁的施工記錄，深度記錄誤差不大于10mm，時間記錄誤差不大于5s；(10)當設(shè)計要求樁體插筋時，必須在成樁后2~4h插畢；(11)作為擋墻的樁體頂面如設(shè)計要求鋪筑路面時，應(yīng)當盡早鋪筑，并使路面筋與錨固筋連成一體；路面未完成前，基坑不得開挖。2.3.2質(zhì)量檢驗要求為確保攪拌施工質(zhì)量，可選用下述方法進行質(zhì)量檢驗：(1)施工原始記錄：詳盡、完善、如實記錄并及時匯總分析，發(fā)現(xiàn)不符合要求的立即糾正；(2)開挖檢驗：可以根據(jù)工程設(shè)計要求，選取一定數(shù)量的樁體進行開挖，檢查加固柱體的外觀質(zhì)量、搭接質(zhì)量、整體性等；(3)抽樣檢查：在樁身攪拌成型時，立即用套管壓入取出水泥土樣，制成試塊，按齡期進行早期7天及90天強度試驗，這樣在7d左右就可預(yù)測施工樁強度的質(zhì)量是否符合設(shè)計要求。(4)采用標準貫入或輕便桿探等動力觸探方法檢查樁體的均勻性和現(xiàn)場強度。輕便觸探是對齡期已達7d的樁檢驗，一般的樁身擊數(shù)比原地基土增加的一樁用擊數(shù)1倍以上時，可以認為施工樁的強度符合設(shè)計要求。(5)取樣檢驗：經(jīng)觸探檢驗對樁身強度有懷疑的樁，應(yīng)在齡期28d時從開挖外露樁柱體中鑿取試塊或采用巖芯鉆取芯樣制成試塊測定其強度，與室制作的試塊進行強度比較，必要時進行芯樣的滲透試驗，測定其滲透系數(shù)。(6)用地質(zhì)雷達探測深層攪拌樁有無斷樁、裂縫、縮頸、空洞等現(xiàn)象以及樁之間在垂直方向上的搭接情況，判斷攪拌樁防滲體的連續(xù)性和防滲效果。2.4水泥土樁復(fù)合土釘承載機理通過預(yù)先施工豎向水泥土樁，而后邊開挖邊施工土釘方法形成水泥土樁復(fù)合土釘支護，其承載機理主要包括：2.4.1用提高土體自立臨空高度水泥土樁復(fù)合土釘支護中，水泥土樁止水帷幕是在開挖前施工的，如果不考慮施工對土體的擾動，開挖前作用在水泥土樁前后的土壓力就可認為是靜止土壓力。對于開挖的第一個工況，土釘尚未施作，開挖引起的土壓力將直接由水泥土樁承擔，此時水泥土樁起的是重力式擋墻的作用。對于以后的各開挖工況，由于土釘對主動區(qū)土體約束加固作用的發(fā)揮，土壓力將由土釘和水泥土樁共同承擔。對于水泥土樁復(fù)合土釘來說，可認為不受土層成拱極限高度的限制；另外，每一開挖工況下參與維持基坑邊坡穩(wěn)定的因素除土體與土釘外還有水泥土樁的作用。水泥土樁可通過樁—釘—土之間的結(jié)構(gòu)作用調(diào)動基坑側(cè)被動區(qū)被動土壓力的有利作用。水泥土樁復(fù)合土釘支護中，由于水泥土樁的存在，其自立臨空高度得到顯著提高，且事先設(shè)置的水泥土樁還會因自身剛度以及樁—釘—土之間的結(jié)構(gòu)作用對土體側(cè)移變形起到有效的約束作用。大大提高了基坑開挖過程中的邊坡穩(wěn)定性，有效地控制了開挖過程中的坡頂變形量。2.4.2止水抗?jié)B作用水泥土樁除了分擔荷載作用外，還起到止水抗?jié)B作用，其作用機理主要有兩方面：一是提高基坑邊壁土體的自穩(wěn)性及隔水性，當邊坡土體含水量較大時，網(wǎng)噴混凝土面層不易與土體粘結(jié)在一起，而直接噴在水泥土攪拌樁或旋噴樁上，則很容易粘結(jié)在一起；二是在軟弱富水地層中，由于水泥土比原狀土的力學(xué)性能有所改善，當水泥土樁向下伸入基底以下深度時，對抵抗基底隆起、管涌等起主要作用。水泥土樁復(fù)合土釘支護技術(shù)研究及工程應(yīng)用。2.4.3傳遞荷載作用復(fù)合土釘支護中，水泥土樁與土體之間存在發(fā)揮較大側(cè)摩阻力的潛能。由于樁與樁周土之間的摩擦作用，樁周土體沉降顯著減小，迫使最大沉降點后移。在基坑開挖過程中，隨著樁與樁周土之間豎向相對位移的出現(xiàn)，兩者之間的側(cè)摩阻力會逐步發(fā)揮。土體的重力是誘發(fā)邊坡土體不穩(wěn)定的最根本、最直接的原因。對于復(fù)合土釘來說，由于樁土之間側(cè)摩阻力的存在，相當于抵消了部分不穩(wěn)定土體的重力作用，因而會減小最終作用在支護體系中的土壓力。樁周土對樁的側(cè)摩阻力將通過樁的軸向壓縮作用傳遞到深層土體之中，調(diào)動深部穩(wěn)定地層潛能，土釘支護體系、深部穩(wěn)定土層緊密結(jié)合聯(lián)系在一起，共同承受荷載，使邊壁穩(wěn)定并減少位移，見圖2.1：圖2.1水泥土樁靡擦傳力示意圖2.4.4側(cè)移曲線的整合機制具有一定強度和剛度的水泥土樁和較密間距的土釘之間存在著較好的整體結(jié)構(gòu)作用，可將水泥土樁理想化為以土釘為支點的連續(xù)梁。隨著支護的向下進行，水泥土樁與己設(shè)置的上部土釘之間形成的結(jié)構(gòu)作用有效地約束了上部土體隨開挖而發(fā)生的變形，并且水泥土樁與較密土釘之間的結(jié)構(gòu)作用也促使土體的變形趨于均勻；隨著開挖深度增加，下部土體的側(cè)移變形就顯得比較突出，最終形成了鼓肚變形模式。由于復(fù)合土釘中水泥土樁對土體的超前約束以及后來樁與土釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)約束作用，復(fù)合土釘支護中土體位移要小得多，設(shè)計時可有意識地通過增加水泥土樁的剛度來控制位移，以達到保護周邊環(huán)境之目的。2.4.5優(yōu)勢滑裂面的前移機制理論和實踐均表明，土釘支護中土釘最大拉力位置是與被支護土體優(yōu)勢控制滑移面的位置相一致的。土釘支護中作用于面層上的土壓力通常認為是比較小的，那么傳遞給土釘?shù)睦捅容^小，土釘通過釘土之間的摩擦作用經(jīng)過一段距離才一能達到最大拉力位置。復(fù)合土釘中，由于存在強度和剛度比原位土體大許多的水泥土樁，水泥土樁墻后的土壓力要比土釘支護中面層后的土壓力大，也即水泥土樁傳遞給土釘端頭較大的拉力，于是復(fù)合土釘支護中土釘經(jīng)過較短的摩擦傳力距離就可以達到土釘最大拉力位置，有提高基坑邊坡穩(wěn)定性，控制開挖工程中的側(cè)向位移的作用。2.5復(fù)合土釘支護設(shè)計結(jié)合《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120－99提出復(fù)合土釘設(shè)計的方法和步驟。設(shè)計需要抗?jié)B設(shè)計。根據(jù)工程項目所處地層的地下水位及地層的滲透性，來取舍是否設(shè)置防滲帷幕，若需要設(shè)置防滲帷幕，將選取何種形式的防滲帷幕?當基坑開挖深度小于3米而且處于滲透性較小的粉質(zhì)粘土或淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土地層(K<10-6cm/s)，另外基坑周圍管線和建筑物對地表變形不敏感，對于此類基坑可以不設(shè)置防滲帷幕，可以直接施作土釘支護?；娱_挖深度大于3米小于5米，基坑坑底處于粉土、粉質(zhì)粘土以及粉砂地層時，坑外地下水位的下降可能危及周邊管線和建筑物，此時應(yīng)采用水泥土攪拌樁作為防滲帷幕，由于水頭壓力較小，可以采用單排水泥土樁形成封閉防滲帷幕。開挖深度大于5米小于7米的基坑，防滲帷幕的寬度增加到1200mm，采用雙排水泥土深攪樁，不僅起隔水作用，更重要的是抵抗軟土的流變、提高基坑支護的整體穩(wěn)定性和坑底穩(wěn)定性。水泥土樁，當水泥摻入比例超過10%時，其抗?jié)B性能可達10-5至10-8cm/s，根據(jù)使用項目的情況，滲入量在15%-16%之間較合適，水泥土樁的搭接長度常規(guī)在200-250mm之間。防滲帷幕的插入深度應(yīng)滿足：盡量使防滲帷幕插入滲透性較小的淤泥質(zhì)土1.0米以上，當不能進入隔水層時，應(yīng)按滲流理論分析產(chǎn)生動水壓力的大小以及產(chǎn)生涌水、流砂的可能性(見圖2.2抗?jié)B流驗算圖)。圖2.2抗?jié)B流驗算圖Ks=ic/i (2－1)式中：ic——坑底土體的臨界水力梯度，由坑底的土性確定，ic=(Gs-1)/(1+e) (2－2)Gs——坑底土顆粒的重度e——坑底土顆粒的天然孔隙比I——坑底土的滲流水力坡度，i=Hw/LHw——基坑外土體的滲流水頭，取坑外的地下水位差L——最短的滲流路線總長度L= (2－3)——流徑水平段總長度，可取防水帷幕的寬度——流徑垂直段的總長度，單位可取mm——流徑垂直段換算成水平段的換算系數(shù)，可取m=1.5Ks——抗?jié)B或抗管涌安全系數(shù)，Ks=1.5－2.0。2.6本工程的參數(shù)確定大量的工程實踐證明，采用深層攪拌樁形成止水帷幕可有效阻擋地下水涌入，減小因坑降水對坑外構(gòu)筑物的影響，同時深層攪拌樁亦可增加基坑側(cè)壁的土體強度，減小開挖時對坑壁土的擾動，為地下室在干燥狀態(tài)下施工創(chuàng)造有利條件。結(jié)合本工程的2.6.1深層攪拌樁設(shè)計參數(shù)(1)綜合考慮確定深層攪拌樁樁長為12.00m能夠形成較完整的加固及隔水體系。(2)樁間距350mm，相鄰兩根樁搭接長度為200mm，攪拌速度1.30-1.50m。(3)漿液按樁長每根樁拌制一罐，嚴格計量，水泥用量70kg/m，水灰比0.5～0.6。(4)漿液中加磷石膏，摻入量為水泥用量的10-12%。2.6.2質(zhì)量要求(1)保證項目：①樁身強度必須滿足設(shè)計要求及施工規(guī)的規(guī)定。②原材料的使用必須符合施工規(guī)的規(guī)定。(2)深層攪拌樁允許偏差，應(yīng)符合《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)》GB50202—2002中表2.1的規(guī)定。深層攪拌樁允許偏差及檢查方法表2.1項序檢查項目允許偏差或允許值檢查方法單位數(shù)值主控項目1水泥及外摻劑質(zhì)量設(shè)計要求查產(chǎn)品合格證書或抽樣送檢2水泥用量參數(shù)指標查看流量計3樁體強度設(shè)計要求按規(guī)定辦法4地基承載力設(shè)計要求不作要求一般項目1機頭提升速度m/min≤0.5量機頭上距離及時間2樁底標高mm±200測機頭深度3樁頂標高mm＋100/－50不作要求4樁位偏差mm＜50用鋼尺量5樁徑mm＜0.04D用鋼尺量，D為樁徑6垂直度%≤1.5經(jīng)緯儀7搭接mm≥150用鋼尺量依據(jù)各種勘察資料和基坑工程概況，本工程采用單排φ550深攪樁止水，樁體搭接200，使用32.5級普通硅酸鹽水泥，其摻入比為15%，水灰比0.45~0.55，底標高為-12m。截水帷幕的厚度應(yīng)滿足基坑防滲要求截水帷幕的滲透系數(shù)宜小于1.0×10-6cm/s。三基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書3.1計算方法按照《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)》(JGJ120-99)的要求，土壓力計算采用朗肯土壓力理論，矩形分布模式，所有土層采用水土合算。求支撐軸力是用等值梁法，對凈土壓力零點求力矩平衡而得。樁長是根據(jù)樁端力矩求出，并應(yīng)滿足抗隆起及整體穩(wěn)定性要求，各段的抗隆起、整體穩(wěn)定性驗算、位移計算詳見點電算結(jié)果。為了對比分析，除用解析法計算外，還用理正軟件電算。由于支護結(jié)構(gòu)力是隨工況變化的，設(shè)計時按最不利情況考慮。3.2復(fù)合土釘支護形式復(fù)合型土釘擋墻支護——就是以水泥土攪拌樁帷幕等超前支護措施解決土體的自立性、隔水性以及噴射面層與土體的粘結(jié)問題，以水平向壓密注漿及二次壓力灌漿解決復(fù)合土釘擋墻土體加固及土釘抗拔力問題，以相對較長的插入深度解決坑底的抗隆起、管涌和滲流等問題，組成防滲帷幕、超前支護及土釘?shù)冉M成的復(fù)合型土釘支護。復(fù)合型土釘擋墻支護的幾種形式如圖3.1：圖3.1復(fù)合土釘支護形式3.3土壓力計算3.3.1計算主動土壓力系數(shù)根據(jù)本工程巖土工程勘察資料，自上而下土層分布為：①素填土②中砂層③淤泥質(zhì)土④粘土，各土層的設(shè)計計算參數(shù)如表3.1：各土層設(shè)計計算參數(shù)表3.1土層號土層厚度m重度kN/m3粘聚力kPa摩擦角土體與錨固體極限摩阻力kPa①2.017101735②4.018.5035120③3.019.5302530④3020503080按照《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)》(JGJ120-99)土壓力計算方法作為土側(cè)向壓力設(shè)計計算依據(jù)，即：主動土壓力系數(shù)：Ka=tan2(45°-/2)(3.1)計算所得主動土壓力系數(shù)表如表3.2：主動土壓力系數(shù)表表3.2土層Kai①0.550.74②0.270.52③0.410.64④0.330.583.3.2計算各層土壓力基坑的開挖深度為10米,確定基坑側(cè)壁的安全等級為二級，重要系數(shù)為1.10，基坑超載p=20kPa。墻后填土及物理力學(xué)性質(zhì)指標如圖3.2所示：主動土壓力公式為：(3.2)式中Ka：主動土壓力系數(shù)h:土層厚度γ：土的重度c：土的粘聚力第①層：σ1上=20×0.55-2×10×0.74=-3.8kPa σ1中=(20+17×1)×0.55-2×10×0.74=5.6kPaσ1下=(20+17×1+7×1)×0.55-2×10×0.74+10×1=19.4kPa第②層：σ2上=(20+17×1+7×1)×0.27-2×0×0.52+10×1=21.9kPaσ2下=(20+17×1+7×1+8.5×4)×0.27-2×0×0.52+10×5=71.1kPa第③層：σ3上=(20+17×1+7×1+8.5×4)×0.41-2×30×0.64+10×5=43.6kPaσ3下=(20+17×1+7×1+8.5×4+9.5×3×0.41-2×30×0.64+10×8=85.3kPa第④層：σ4上=(20+17×1+7×1+8.5×4+9.5×3)×0.33-2×50×0.58+10×8=57.5kPaσ4下=(20+17×1+7×1+8.5×4+9.5×3+1)×0.33-2×50×0.58+10×9=70.3kPa計算所得各層土壓力如下圖3.3所示：3.4土釘參數(shù)計算3.4.1土釘傾角土釘傾角一般在0-25°之間取值，其大小取決于土釘置入方式和土體分層特點等多種因素。由于土釘在土體中的作用是抗拔受拉，當傾角越小時，其水平拉力越大，越有利于土釘對土體的加固，但傾角過小，不利于施工。根據(jù)工程施工經(jīng)驗，土釘?shù)膬A角以不超過15°為宜。為便于施工確定該基坑的土釘傾角為10°。3.4.2土釘間距常用土釘間距Sh=Sv=(1.0～2.5)m，土釘間距太小不易打孔，太大承載不足，因此取土釘間距Sh=Sv=1.25m，基坑深10m,需打7排土釘。3.4.3土釘長度由朗肯土壓力可知，發(fā)生主動土壓力時的滑裂面與水平面之間的夾角為45°+φ/2。土體加權(quán)摩擦角φ=28.30(1)土釘力計算在土體自重和地表均布荷載作用下，每一土釘所受到的最大拉力或設(shè)計力N，可用下式計算：(3.3)式中：α：土釘傾角p：土釘與滑裂面交點處側(cè)壓力由圖3.2可得：P1=22.89kPa=36.30kNP2=36.80kPa=58.36kNP3=50.71kPa=80.43kNP4=64.61kPa=102.47kNP5=52.03kPa=82.52kNP6=67.76kPa=107.47kNP7=83.48kPa=132.40kN(2)計算土釘直徑(3.4)式中：Fs.d：土釘?shù)木植糠€(wěn)定安全系數(shù)，取1.5fy：鋼筋抗拉強度設(shè)計值，土釘采用HRB400級的螺紋鋼筋，fy=360N/mm2N：土釘力設(shè)計值d：土釘鋼筋直徑Nmax=132.40KN則1.5×132.4≤1.35×3.14×d2/4×360解得d≥22.8mm，各道土釘直徑均選25，鉆孔直徑取150mm。(3)土釘長度確定土釘長度包括兩部分：自由段和錨固段，如圖。經(jīng)加權(quán)平均可知滑裂面角度45°＋φ/2=59.1°。根據(jù)三角形關(guān)系可確定自由段長度ιf1=4.79mιf2=4.11mιf3=3.42mιf4=2.74mιf5=2.05mιf6=1.37mιf7=0.68m土釘分布圖如圖3.4:：由確定錨固段長度ιb，其中D為鉆孔直徑，τ為土釘與土體之間的界面粘結(jié)強度。ιb1=1.5×36.30÷(3.14×0.15×120)=0.96mιb2=1.5×58.36÷(3.14×0.15×120)=1.55mιb3=1.5×80.43÷(3.14×0.15×120)=2.13mιb4=1.5×102.47÷(3.14×0.15×120)=2.72mιb5=1.5×82.52÷(3.14×0.15×30)=8.76mιb6=1.5×107.47÷(3.14×0.15×30)=11.40mιb7=1.5×132.40÷(3.14×0.15×80)=5.27m土釘長度ι≥ιf+ιb計算得各土釘?shù)拈L度為：ι1≥4.79+0.96=5.75m；ι2≥4.11+1.55=5.66m；ι3≥3.42+2.13=5.55m；ι4≥2.74+2.72=5.46m；ι5≥1.05+8.76=9.81m；ι6≥1.37+11.40=12.77m；ι7≥0.68+5.27=5.95m；取p為土釘長度中點處側(cè)壓力，重新計算土釘長度在土體自重和地表均布荷載作用下，每一土釘所受到的最大拉力或設(shè)計力N，可用公式(3.3)計算：式中：α：土釘傾角p：土釘長度中點處側(cè)壓力(1)由圖3.3可得：P1=15.93kPa=25.27kNP2=34.07kPa=54.05kNP3=49.32kPa=78.25kNP4=64.58kPa=102.46kNP5=58.91kPa=93.46kNP6=78.63kPa=124.75kNP7=60.98kPa=96.75kN(2)計算土釘直徑式中：Fs.d：土釘?shù)木植糠€(wěn)定安全系數(shù)，取1.5fy：鋼筋抗拉強度設(shè)計值，土釘采用HRB400級的螺紋鋼筋，fy=360N/mm2N：土釘力設(shè)計值d：土釘鋼筋直徑Nmax=124.75kN則1.5×124.75≤1.35×3.14×d2/4×360解得d≥22.2mm，各道土釘直徑均選25。鉆孔直徑取150mm。(3)土釘長度確定土釘長度包括兩部分：自由段和錨固段，如圖。經(jīng)加權(quán)平均可知滑裂面角度45°＋φ/2=59.1°。根據(jù)三角形關(guān)系可確定自由段長度ιf1=4.79m,ιf2=4.11mιf3=3.42mιf4=2.74mιf5=2.05mιf6=1.37mιf7=0.68m由確定錨固段長度ιb，其中D為鉆孔直徑，τ為土釘與土體之間的界面粘結(jié)強度。ιb1=1.5×25.27÷(3.14×0.15×120)=0.67mιb2=1.5×54.05÷(3.14×0.15×120)=1.43mιb3=1.5×78.25÷(3.14×0.15×120)=2.08mιb4=1.5×102.46÷(3.14×0.15×120)=2.72mιb5=1.5×93.46÷(3.14×0.15×30)=9.92mιb6=1.5×124.75÷(3.14×0.15×(30×0.64+80×0.36))=7.70mιb7=1.5×96.75÷(3.14×0.15×(30×0.14+80×0.86))=4.22m土釘長度ι≥ιf+ιb計算得各土釘?shù)拈L度為：ι1≥4.79+0.67=5.46m；取為10m；ι2≥4.11+1.43=5.54m；取為8m；ι3≥3.42+2.08=5.50m；取為8m；ι4≥2.74+2.72=5.46m；取為8m；ι5≥1.05+9.92=10.97m；取為12m；ι6≥1.37+7.70=9.07m；取為12m；ι7≥0.68+4.22=4.90m；取為8m；土釘所受的極限抗拔力Tu=πDιbτ，其中ιb為土釘錨固段長度。土釘?shù)陌踩禂?shù)k=Tu/N。Tu1=3.14×0.15×5.21×120=294.5kNTu2=3.14×0.15×3.89×120=219.9kNTu3=3.14×0.15×4.58×120=258.9kNTu4=3.14×0.15×5.26×120=297.3kNTu5=3.14×0.15×10.95×30=154.7kNTu6=3.14×0.15×10.63×57=285.4kNTu7=3.14×0.15×7.32×73=251.7kN最后所得的各土釘?shù)淖杂啥伍L度和錨固段長度及全長、土釘力、極限抗拔力、安全系數(shù)如表3.3所示：土釘長度及安全系數(shù)表3.3土釘序號高程(m)錨固段長度(m)自由段長度(m)全長(m)土釘力(kN)極限抗拔力(kN)安全系數(shù)①91025.27294.511.6②2.503.894.11854.05219.94.1③3.754.583.42878.25258.93.3④5.005.262.748102.46297.32.9⑤6.2510.951.051293.46154.71.7⑥7.5010.631.3712124.75285.42.3⑦8.757.320.68896.75251.72.6∑N=575kN，∑Tu=1762kNK總=1762/575=3.1各土釘?shù)陌踩禂?shù)和總的安全系數(shù)均大于1.625。3.5面層設(shè)計面層的作用有三方面：一是承受水土壓力，并將水土壓力傳遞到土釘；二是限制土體塌倒；三是將土釘聯(lián)成整體，當水泥土樁防滲發(fā)生局部斷裂時，面層的鋼筋網(wǎng)將斷裂部分兜住以防止發(fā)生涌土破壞。一般為構(gòu)造設(shè)置，強度驗算。C20混凝土100mm厚，配直徑為6mm間距為200mm的雙向鋼筋網(wǎng)的面層?？v橫主筋一般采用16mm螺紋鋼，間距與土釘間距相同。3.5.1面層承載力面層可看作為支撐于土釘上的無梁連續(xù)板。令面層厚為100mm，土釘間距即為面層跨距，即1.25m。將土層分為兩層根據(jù)公式p0=p01+p0q計算作用于面層上的荷載。p01=0.7×(0.5+(S-0.5)/5)×p1(3.5)第一層：γ1=18kN/m3，ka1=0.347,c1=3.3第二層：γ2=19.625kN/m3，ka2=0.387,c2=35第一面層：p0=p01+p0q=0.7×[0.5+(1.25-0.5)÷5]×21.06+0.347×20+10×5=66.5kN/m2第二面層：p0=0.7×[0.5+(1.25-0.5)÷5]×(-19.7)+0.387×20+10×9=87.9kN/m2取兩部分的平均值p=(66.5+87.9)/2=77.2kN/m2M0=pl3/8=77.2×1.253/8=18.8kN·m釘上帶土釘作用處彎矩M1=0.5M0=9.4kN·m跨中彎矩M2=0.2M0=3.76kN·m跨中帶支座處M3=0.15M0=2.82kN·m跨中帶跨中處M4=0.15M0=2.82kN·m只有土釘連接處的局部彎矩較大，其他截面彎矩較小。計算如下:只有土釘連接處的局部彎矩較大，其他截面彎矩較小。經(jīng)計算選配6＠200×200。取板寬b=1.25m,高h=10m,噴射混凝土強度等級為C20,鋼筋采用HRB235級鋼筋，環(huán)境類別為一類。設(shè)as=35mm，則h0=1000-35=965mm;由混凝土和鋼筋等級查表得fc=9.6N/mm2,fy=210N/mm2,ft=1.10N/mm2,α1=1.0,β1=0.8,ζb=0.614截面抵抗矩系數(shù)αs=M/(α1fcbh02)=9.4×106/(1.0×9.6×1250×9652)=0.00084ζ=1-=0.00084＜ζb，可以γs=0.5×(1+)=0.9996所以AS=M/(fyγsh0)=46.4mm2,選用6＠200×200，AS=28.3×6=169.8mm2。3.5.2連接計算鋼筋網(wǎng)片如圖3.5，固定鋼筋為22，長為400mm，焊接在土釘上。其連接的安全系數(shù)為(3.6)(3.7)式中：a、b——錨固體的長寬取a=400mm,b=400mm；F——噴射混凝土抗剪強度F=1500kPa；T——噴射混凝土厚度T=100mm；Ea——作用在錨頭上的主動土壓力，Ea=77.2kN；(滿足要求！)圖3.5鋼筋網(wǎng)片平面圖4土釘墻穩(wěn)定性驗算4.1外部穩(wěn)定性驗算由面層、土釘、注漿以及土體構(gòu)成的邊坡類似重力式擋墻一樣承擔墻后水土壓力，此重力擋墻可能發(fā)生的穩(wěn)定性破壞為沿基坑底面滑移或繞擋墻趾翻轉(zhuǎn)，即為土釘外部穩(wěn)定性驗算。外部穩(wěn)定性分析包括抗滑動穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定及基坑隆起分析三方面。支護整體沿底面水平滑動的安全系數(shù)可取為1.2；支護整體傾覆驗算的安全系數(shù)為1.3。整體滑移的安全度不容易滿足，其原因為軟粘土地層中，墻后水土壓力較大，墻底的摩擦力比較小，為此建議采取以下措施：底部土釘長度在設(shè)計計算的基礎(chǔ)上適當加長，工程案例中一般加長2－3米；同時將底部土釘傾角加大，調(diào)動墻體入土深度，將水泥土樁的抗剪強度計入抗滑因素。外部穩(wěn)定性驗算請參閱圖4.1。圖4.1外部穩(wěn)定性示意圖4.1.1抗滑穩(wěn)定性驗算土釘墻除了要進行整體穩(wěn)定性驗算外，還需按重力式擋土墻計算方法，驗算其抗滑動穩(wěn)定性。抗滑動安全系數(shù)(4.1)式中：Ft——土釘墻底面產(chǎn)生的抗滑力；Eax——土壓力引起的水平推力為各道土釘拉力之和；(4.2)W——墻體自重B——土釘墻計算寬度B=(11/12)LcosαL——為土釘加權(quán)平均長度;α——土釘與水平面之間的夾角;墻寬取為8.5m，墻底部土抗滑力Ft=(.5×8.5+20×8.5)tan30+16×8.5=1149kN土壓力引起的水平推力為各道土釘拉力之和抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)安全！4.1.2抗傾覆穩(wěn)定驗算抗傾覆穩(wěn)定力矩即土的自重平衡力矩Mw=(.5×8.5+8.5×20)×8.5/2=7460kN·m傾覆力矩M0=1.64×9.2+5.55×8.5+6.93×8.33+87.52×6+98.4×5.33+130.8×2.5+62.55×2+57.5×0.5+6.4×0.33=1652.5kN·m抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)安全！4.1.3基坑底部抗隆起復(fù)核qf=rH+q=18.65×10+20=206.5kN/m2(滿足要求！)4.2整體穩(wěn)定性驗算指基坑開挖達到某一深度，土釘及面層施工結(jié)束，研究邊坡作為一個整體產(chǎn)生滑動的可能性。驗算過程為：(1)不計入土釘?shù)纫蛩氐挠绊?，搜尋最危險猾裂面，按圓弧滑動面進行，計算出相應(yīng)的安全系數(shù)，通常小于1.0；(2)計及在滑裂面以外土釘?shù)目拱瘟够氐挠欣绊懀?3)計及水泥土樁的抗剪強度對抗滑力矩的有利影響。具體請參閱圖4.2。圖4.2整體穩(wěn)定性示意圖整體安全系數(shù)采用下式計算：(4.3) 式中：Wi、Qi——(無攪拌樁處)作用于第i土條的土條自重和地表超載；Vi——(有攪拌樁處)作用于第i土條的土條自重和地表超載的和；——土條圓弧破壞面切線與水平層的夾角；△i——第i條土條寬度；、Ci——土條i圓弧破壞面所處第j層土層的摩擦角和聚力；、Di——第i水泥土攪拌樁土條的摩擦角和聚力；TRk——第K排土釘?shù)淖畲罂拱瘟?；——第K排土釘軸線該處破壞面切線之間的夾角；Sh——土釘?shù)乃介g距；K——安全系數(shù)，取1.25－1.30。以上計算過程也可逆向進行，實際工程一般采用軟件計算。整體穩(wěn)定性驗算報告：邊坡穩(wěn)定分析—計算報告2009-05-1110:11:081.土層屬性土層屬性表1土層名土體類型容重(kN/m3)粘聚力(kPa)摩擦角(°)土層1淤泥質(zhì)土19.5030.0025.00土層2粘土20.0050.0030.00土層3粘土20.0050.0030.00土層4中砂層18.500.0035.00土層5素填土17.0010.0017.002.加筋結(jié)構(gòu)土釘屬性表2土釘名土釘類型周長(m)截面積(m2)抗剪強度(kPa)抗拉強度(kPa)與巖土介質(zhì)粘結(jié)力(kPa)土釘1土釘10.150000.000500.00360000.00120.00土釘2土釘20.150000.000500.00360000.00120.00土釘3土釘30.150000.000500.00360000.00120.00土釘4土釘40.150000.000500.00360000.00120.00土釘5土釘50.150000.000500.00360000.0030.00土釘6土釘60.150000.000500.00360000.0048.00土釘7土釘70.150000.000500.00360000.0073.003.坡面荷載分布荷載表3荷載名施加對象坐標類型起點Fn(Fx)終點Fn(Fx)起點Fs(Fy)終點Fs(Fy)分布荷載1邊坡輪廓線15局部坐標20.0020.000.000.004.其它計算參數(shù)滑動面類型圓弧滑動面分析方法瑞典圓弧法滑動方向自動設(shè)定土條數(shù)100計算應(yīng)力模式有效應(yīng)力法是否考慮地震力否是否考慮滲流否水平地震系數(shù)0.10005.計算結(jié)果邊坡穩(wěn)定分析模型(未設(shè)置土釘)(1)、最危險圓弧滑動面瑞典圓弧法安全系數(shù)Fs=0.0016圓心坐標:(27.70,27.20),半徑:14.05邊坡穩(wěn)定分析模型(設(shè)置土釘)(1)、最危險圓弧滑動面瑞典圓弧法安全系數(shù)Fs=1.2924圓心坐標:(39.99,25.91),半徑:10.91由電算結(jié)果可知滿足要求!!!5施工組織設(shè)計5.1編制目的為保證本次基坑邊坡支護工程的質(zhì)量能滿足國家有關(guān)技術(shù)規(guī)和設(shè)計部門所提出的技術(shù)要求，同時滿足院質(zhì)量體系文件的要求，使施工過程的每一工序均能在受控狀態(tài)下按進度和質(zhì)量目標完成，特編制本工程施工組織設(shè)計5.2編制依據(jù)(1)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)》(GB50007-2002)(2)《基坑土釘支護技術(shù)規(guī)程》(CECS96:97)

5.3適用圍本施工組織設(shè)計適用于本次基坑邊坡支護工程施工的全過程。包括前期準備、施工過程的各個工序、資料整理、成果報告、產(chǎn)品驗證等各個環(huán)節(jié)。

5.4技術(shù)要求及施工工藝

5.4.1技術(shù)要求

保證本次基坑邊坡支護工程支護圍大樓基礎(chǔ)施工時的穩(wěn)定性及和平路、路道路的安全性、穩(wěn)定性。

5.4.2施工設(shè)計方案

根據(jù)邊坡形態(tài)、地層構(gòu)成、工程特征和上述技術(shù)要求，對邊坡上部角礫層按連續(xù)土釘墻支護，下部基巖部分設(shè)計以巖錨支護。詳細施工方案及施工程序見設(shè)計方案。5.4.3施工工藝(1)施工工藝流程

土釘施工工序：人工修理邊坡→搭設(shè)腳手架→定點放線→打土釘→掛鋼筋網(wǎng)→噴射水泥砂漿→土釘壓力注漿→拆除腳手架。

錨桿施工工序：人工修理邊坡→搭設(shè)腳手架→錨桿成孔→鋼筋放置→重力注漿→掛鋼筋網(wǎng)→噴射水泥砂漿→拆除腳手架。

(2)施工現(xiàn)場部署

根據(jù)支護施工特點，施工現(xiàn)場部署分兩部分，一部分為固定場地，用以堆放材料，做到分類分規(guī)格堆放。另一部分為作業(yè)場地，該場地隨作業(yè)面的移動而移動，該場地用以堆放急需用材料、拌料用地、設(shè)備停放。

(3)人工修理邊坡

對明顯凹凸不平的坡面進行人工修坡，人工修理有困難的(基巖開挖困難)，采用風鎬鑿平。為保證支護圍邊坡的穩(wěn)定性，設(shè)計方案要求邊坡坡度不應(yīng)小于1：0.3。

(4)土釘施工

①打土釘

邊坡按設(shè)計要求人工修理后，由技術(shù)人員測放土釘釘位。施工中采用土釘機打入3.5×Φ48鋼管，孔位中心間距、孔深嚴格按照設(shè)計方案(施工中可根據(jù)實際地質(zhì)情況調(diào)整錨桿排數(shù)和長度)。打入土釘端部焊接預(yù)制錐頭，土釘打入部分圍布設(shè)注漿孔，間距0.5m，交錯布設(shè)。

②面層鋼筋

面層鋼筋分為鋼筋網(wǎng)片和主筋，前者在里，后者在外。

鋼筋網(wǎng)片：網(wǎng)片之間為搭接(搭接寬度不小于20cm)，網(wǎng)片與主筋之間為焊接。主筋：采用2φ12鋼筋，主筋與土釘焊接。

③噴射水泥砂漿

水泥砂漿的配合比設(shè)計為M10，可在工作中適當調(diào)整，砂子同水泥干拌，在噴射口與水拌合噴于坡面，噴射砂漿厚度應(yīng)控制在8-12cm厚。

④土釘壓力注漿

漿液采用純水泥漿，水灰比應(yīng)控制在1:1～1:2，注漿壓力不大于1.0MPa。分數(shù)次注入直到注漿管漿液滿溢為止。

(5)錨桿施工

①錨桿成孔

采用機械成孔，孔徑φ150。

②鋼筋放置

孔中心放置φ25鋼筋，鋼筋周邊焊接對中支架，使鋼筋處于孔的中心位置。

③重力注漿

漿液采用純水泥漿，水灰比控制在1:1左右，分多次采用重力式注入，下次注入為上次注入漿體收縮固結(jié)完成后進行，直到孔被漿液固結(jié)體全部充填為止。

④面層鋼筋

面層鋼筋分為鋼筋網(wǎng)片和主筋，前者在里，后者在外。鋼筋網(wǎng)片之間為搭接，網(wǎng)片與主筋之間為焊接。

⑤噴射水泥砂漿

水泥砂漿的配合比設(shè)計灰砂比1:4，可在工作中適當調(diào)整，最高不超過1:2，砂子同水泥干拌，在噴射口與水拌合噴于坡面，噴射砂漿厚度應(yīng)在8-12cm厚。(6)三軸深層攪拌樁①三軸深層攪拌機葉片直徑為850mm，樁中心距為1.2m，采用套接一孔法施工；用32.5級普通水泥，其設(shè)計摻入量為20%。水灰比為1.2～1.5，要求28天的無側(cè)限抗壓強度大于1.0MPa。②深攪樁樁位偏差不應(yīng)大于50mm，垂直度偏差不宜大于0.2％。③三軸攪拌機下沉速度與攪拌提升速度應(yīng)控制在0.6m/min以，并保持勻速下沉與勻速提升。攪拌提升時不應(yīng)使孔產(chǎn)生負壓造成周邊地基沉降。④因故擱置超過2h以上的拌制漿液，應(yīng)作為廢漿處理，嚴禁再用。⑤施工時應(yīng)保證前后臺密切配合，禁止斷漿。如因故停漿，應(yīng)在恢復(fù)壓漿前將三軸攪拌機下沉0.5m后注漿攪拌施工，以保證攪拌樁的連續(xù)性。⑥樁與樁的搭接時間不應(yīng)大于24h，若因故超時，搭接施工中必須放慢攪拌速度保證搭接質(zhì)量。⑦三軸深攪樁施工前應(yīng)進行擬處理土的成樁工藝及水泥摻入量或水泥漿室配合比試驗，以確定相應(yīng)水泥摻入比或水泥漿水灰比。⑧施工第一批樁(不少于6根)必須在監(jiān)理人員監(jiān)管下施工，以確定實際水泥投放量、漿液水灰比、漿液泵送時間、攪拌下沉及提升時間、樁長以及垂直度控制方法，以便確定三軸深攪樁的正常施工控制標準。(7)擋土樁工程

①施工人員配備

施工管理人員2人，具體跟班負責測量定位，施工過程中的質(zhì)量檢查，完成工序的報驗、參驗以及質(zhì)量記錄整理。

施工操作人員60人，主要以人工成孔挖土人員、清運土方人員為主，其他工種穿插。

②施工準備工作

a主要施工機具

挖土：空壓機、鎬、小鏟鍬、釬、氣泵、鑿巖機、潛水泵、吊桶、麻繩、防水照明燈具、活動爬梯、安全帽、安全帶、安全活動蓋板等。電焊機、切割機等。b作業(yè)條件準備進一步掌握地下土質(zhì)、地下水情況以及挖掘的難易程度。人工挖孔操作的安全至關(guān)重要，開挖前應(yīng)對施工人員進行全面的安全技術(shù)交底；操作前對吊具進行安全可靠的檢查和試驗，確保施工安全。施工管理人員應(yīng)熟悉施工圖紙及地下土質(zhì)與水文地質(zhì)資料，做到心中有數(shù)，理好定位放線工序的檢驗手續(xù)。

c施工進度計劃安排

基坑?xùn)|、西兩側(cè)共計59個擋土樁孔，均為1200×1000mm。基巖的掘進應(yīng)投入空壓機2臺，鑿巖機12臺。關(guān)于人員投入,在上部可以用鎬、鍬，施工段每孔為兩人一組，即井下一人，井上一人提升、棄土。單樁的總施工工期安排，第四系地層，每天掘進5米，木模護壁，繼續(xù)掘進，基巖每天1m，計劃成孔天。見下單樁網(wǎng)絡(luò)計劃。

(8)土方開挖要求①在基坑開挖過程中，施工單位應(yīng)采取有效措施，確保邊坡土及動態(tài)土坡的穩(wěn)定性；施工單位應(yīng)嚴格按照土方開挖的施工組織設(shè)計進行，基坑部臨時坡體應(yīng)不大于1:1.5，且在土方開挖過程中挖土高差不得大于2.5米。慎防土體的局部坍塌造成主體結(jié)構(gòu)樁位移破壞、現(xiàn)場人員受傷和機械損壞等工程事故。②在開挖過程中應(yīng)充分考慮時空效應(yīng)規(guī)律：遵循分區(qū)、分塊、分層、對稱、平衡的原則，開挖至支撐底標高后及時施工鋼筋砼支撐，減少基坑開挖期間無支撐暴露時間、寬度和深度，將基坑開挖造成的周圍設(shè)施的變形控制在允許的圍。③水泥土攪拌樁、圈梁及鋼筋砼支撐需養(yǎng)護28d齡期，并達設(shè)計強度后方可進行土方開挖。④基坑底30cm土方應(yīng)由人工清除，不得超挖，防止基坑底原狀土擾動；開挖到位后及時施工砼墊層(至支護樁邊)，隨挖隨澆，即墊層必須在見底后24小時澆筑完成，并及時施工主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)底板。⑤基坑的深坑開挖必須等普遍的墊層形成并達到設(shè)計強度要求后方可進行，局部深坑應(yīng)逐個開挖、磚砌外模護壁，不得大面積開挖。⑥基坑所有墊層施工完成后，應(yīng)及時綁扎底板鋼筋、澆筑地下室底板，對于有支撐區(qū)域，作為拆撐的必要條件，要求底板砼必須澆筑至支護樁邊。⑦土方開挖期間，應(yīng)采取措施防止碰撞支護樁、工程樁、立柱與支撐，挖土時宜先掏空立柱四周，避免立柱承受不均勻的側(cè)向土壓。⑧基坑四周及支撐梁嚴禁堆土或堆載，地面超載應(yīng)控制在20kPa以。本說明未盡事宜應(yīng)嚴格按照國家、地方相關(guān)規(guī)、規(guī)程執(zhí)行。(9)樁基各工序施工方法與工藝措施要求

①開挖與運輸方法

a成孔樁的土石方開挖全部采用人工，用十字鎬、釬鑿、松積成堆，再用小煤鏟裝到桶，用人工提升到井外；基巖層中采用鑿巖機鉆鑿。

b從井提升出的土石方，集中倒在基坑中指定的位置。

②工藝措施要求

a為保證井口原土的堅實(不塌方)，樁位正確、井口固定，并報驗合格后開挖。

b開挖第一節(jié)樁孔土方應(yīng)從上到下逐層進行，先挖中間部分，然后擴及周邊，以便有效控制開挖樁孔的截面尺寸。

c開挖下一節(jié)……樁孔土石方，從下一節(jié)開始主要利用提升設(shè)備運土。

d當出現(xiàn)地下滲水量較大時(吊桶滿足不了排水)，挖土采取半井交替進行，即把先向下的一半作為集水坑，選用端頭吸水型水泵抽水，邊降水邊挖土。

e每成孔完成以后，必須對樁身尺寸、孔底標高、樁位中位、井壁垂直、孔底虛土厚度進行全面測定，做好施工記錄，辦理隱檢手續(xù)。

③成孔樁基鋼筋籠施工

a豎向主筋的連接采用對焊形式，對焊接頭按照一個截面不超過50%，所有接頭應(yīng)按照規(guī)規(guī)定的抽檢數(shù)量，送試驗室做接頭的試拉和彎曲力學(xué)試驗。

b鋼筋的綁扎、吊運與安裝，保護層措施

c鋼筋綁扎按規(guī)要施。

d鋼筋籠的就位安裝吊運由塔吊或吊車進行，吊放時要對準孔位，直吊扶穩(wěn)，緩慢下沉，避免碰撞孔壁。

(10)樁基砼施工

①配合比確定應(yīng)按設(shè)計等級選用商品砼。項目部應(yīng)提前做好砼配合比的試配工作。

②混凝土澆筑

a砼運輸方式采用砼泵車進行。

b為保證砼澆筑落差不大于2m，宜先用φ150帆布軟管或砼泵管作導(dǎo)管向樁孔灌注砼。

c澆筋砼時應(yīng)連續(xù)進行，分層振搗密實，分層高度不宜大于1.50m。

d混凝土澆筑到樁頂時，應(yīng)適當超過樁頂設(shè)計標高，以保證在剔除浮漿后，樁頂標高符合設(shè)計要求。樁頂上伸出的鋼筋一定要滿足設(shè)計要求。

e所有擋土樁施工完畢后，進行上部梁鋼筋綁扎、支模、砼澆筑、養(yǎng)護。

③混凝土養(yǎng)護

當砼澆筑至頂部浮漿剔除完成，4小時后正常澆水養(yǎng)護七天。

(11)樁基施工質(zhì)量要求及其控制措施

①保證項目

a砼的原材料和砼強度必須符合設(shè)計要求。

b樁頂標高及浮漿處理，必須符合設(shè)計要求和施工規(guī)的規(guī)定。

②基本項目

a樁身尺寸應(yīng)嚴格控制，一般不應(yīng)超過樁長的3‰，且最大不超過50mm。

b尺寸符合設(shè)計要求，樁底應(yīng)落在持力層上，持力層體不應(yīng)被破壞。

(12)成品保護

①已挖好的樁孔應(yīng)及時組織驗收，及時安放鋼筋籠，及時澆筑砼，以防坍方和地下水浸泡；不能及時施工下道工作時，應(yīng)用木板或竹夾板蓋好，防止石塊、雜物等掉入井。

②保護好已成型的鋼筋籠，不得扭曲、松動和變形，集中堆放時應(yīng)上蓋下墊。

③樁身砼澆筑完畢，應(yīng)復(fù)核樁位和樁頂標高，伸出主筋應(yīng)扶正，伸出主筋上的砼漿應(yīng)清刷干凈；樁頂砼及時用草墊覆蓋，并加濕養(yǎng)護，防止砼發(fā)生收縮、干裂。

④施工過程中應(yīng)妥善保護好建筑物的軸線樁、水準點，不得對已完樁頭碾壓，鋼筋彎折。

(13)樁基檢測及技術(shù)要求

樁身材料強度試驗在樁基澆筑過程中每100m3取一組試樣，進行標準養(yǎng)護，而后進行抗壓強度試驗。

(14)主要人員的職責和權(quán)限

①公司經(jīng)理：對項目的組織、實施及其質(zhì)量控制等進行全面的宏觀管理，指導(dǎo)工程負責人進行項目全過程運作。

②總工程師：對項目的施工組織設(shè)計進行審批，對項目各關(guān)鍵工序及質(zhì)量控制點的實施進行指導(dǎo)；審核和審定項目成果報告，對項目施工方案的實施進行檢查、監(jiān)督。

③工程(技術(shù))總負責人、工程(技術(shù))負責人。

a負責本工程的生產(chǎn)管理、現(xiàn)場施工人員管理、按施工組織設(shè)計要求進行本工程的實施。

b編制本工程的施工組織設(shè)計，對項目生產(chǎn)人員進行培訓(xùn)，使其明確本項目工程概況及施工組織設(shè)計。

c負責本工程各專業(yè)之間的組織協(xié)調(diào)。

d督促各工序負責人按國家有關(guān)技術(shù)規(guī)、標準和施工組織設(shè)計要求進行操作，并進行符合性檢查，對不合格項作出處理。

e采取各試驗樣，及時送交試驗進行試驗。

f負責協(xié)調(diào)和本工程相關(guān)的部、外部關(guān)系。

g負責本工程的成果資料的分析整理，成果報告編寫與提交。

④各專業(yè)負責人

a應(yīng)保證本人所負責實施的工序按國家有關(guān)技術(shù)規(guī)、標準及施工組織設(shè)計的要求進行。

b積極配合和協(xié)助工程負責人進行項目管理。

c負責整理本專業(yè)中間成果資料。

d對所負責專業(yè)的參與人員進行管理。⑤技術(shù)員

a負責各工序按技術(shù)方案實施。

b協(xié)助技術(shù)負責人進行現(xiàn)場技術(shù)管理。

c協(xié)助各專業(yè)負責人整理中間成果資料。

⑥安全員

a負責項目安全措施的制定和監(jiān)督實施。

b做好施工現(xiàn)場的安全生產(chǎn)記錄。

⑦質(zhì)檢員

a負責項目各工序的質(zhì)量監(jiān)督和檢驗。

b負責進場材料及加工產(chǎn)品的檢查檢驗。

⑧材料員

a負責進場材料堆放，保管及出入庫記錄。

b負責進場材料的檢驗。

(15)安全施工措施

①施工操作人員進入施工現(xiàn)場應(yīng)進行安全教育，在安排施工任務(wù)時做必要的安全交底。

②進場人員須佩戴安全帽，著裝適宜，不拖踏。

③機械設(shè)備在使用時必須由專業(yè)人員進行接線、調(diào)試，其他人員不得私自操作，機械出現(xiàn)故障必須由專業(yè)人員進行檢修，且不得帶病作業(yè)。

④使用帶電機械時，電線須擺放合理，必要時進行架設(shè)，防止電纜、電線等遇水漏電及碾壓破損。

⑤施工過程中，應(yīng)注意上部塌方及墜物傷人，如邊坡出現(xiàn)掉塊變形等情況，人員應(yīng)立即撤離疏散至安全地帶。嚴格按《建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)》(JGJ94-94)、《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-99)進行施工。6施工監(jiān)測與信息施工在巖土工程中，地下建(構(gòu))筑物的受力狀態(tài)和力學(xué)機理是一個非常復(fù)雜的課題，迄今為止，巖土工程還是一門不夠嚴謹、不完善、不夠成熟的科學(xué)技術(shù)。所以無論用何種理論、軟件、計算方法、設(shè)計的定量計算往往與實際情況存在一定的差距，計算結(jié)果只是一個近似可能的數(shù)值。對于目前全國城市建設(shè)力提倡開發(fā)的地下空間涉及的深基坑工程則是巖土工程中較為突出的問題之一，基于勘察報告和傳統(tǒng)理論模式計算的圍護結(jié)構(gòu)受力，采用的施工參數(shù)是否能保證圍護結(jié)構(gòu)的安全、設(shè)計的安全儲備有多少、施工質(zhì)量如何、工序的安排到底是否合理以及一旦發(fā)生危機應(yīng)從何處著手、采取補救措施的效果如何、何種補救措施較為合理可靠等問題的決策和解決必須建立在擁有一個嚴密的、科學(xué)的、合理的監(jiān)測控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以此作為基坑工程決策的參考。在全國圍，近年深基坑工程開展廣泛的市和市相續(xù)頒布實施了地方性的基坑工程專業(yè)規(guī)，如市在1997年頒布實施的《基坑工程設(shè)計規(guī)程》(DDj08—61—97)、—6頒布實施的《地區(qū)建筑深基坑支護技術(shù)規(guī)》是其中鉸為突出且具有一定代表性的兩本規(guī)。在這兩本規(guī)中，基坑作為一個重要章節(jié)均予以了詳細的規(guī)定和敘述。經(jīng)過多年的實踐，在巖土工程尤其是深基坑工程中實施監(jiān)測，不僅已成為城市建設(shè)和管理部門強制性指令措施，同時也日益被業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理、施工、科研等工程實施的相關(guān)單位認同。該工程為大面積基坑工程