組合式支護技術在深基坑工程中的應用

PAGEPAGE8組合式支護技術在深基坑工程中的應用隨著城市建設的發(fā)展，建筑群向空中和向地下索取空間及人防工事的需要，基坑支護施工越來越被人們重視，其造價及工程進度亦越來越被人們所關注。現(xiàn)在深基坑支護普遍面臨如下難題

：①深基坑施工的周邊環(huán)境越來越復雜

；②工程造價越來越低,施工難度日益增大

；③地下基坑的開挖深度越來越大。這便要求基坑設計者及施工者必須選擇技術可靠可行、造價合理的支護結構來確?；又車盎又ёo體系的安全與施工進度.組合支護技術是解決城市建設中這一難題的有效辦法。在常平深基坑支護工程中，我們采用深層攪拌樁半封閉止水，坡率法土釘網噴射混凝土,局部應用靜壓管樁+錨桿、鉆孔灌注樁、鋼管樁+錨桿等多種支護技術，安全有效地實現(xiàn)了創(chuàng)造地下室施工的作業(yè)條件。經觀測邊坡最大位移僅為21mm，竣工驗收被評為優(yōu)質工程，得到了業(yè)主及常平房地產業(yè)界的一致好評.一、工程概況該工程位于常平大道與南埔路交匯處一側,興建建筑物由兩幢22層框剪結構主樓和4層框架結構裙樓組成，其總占地面積約為6500㎡。設地下室一層，地下室基坑開挖深度約5.0m，局部樁承臺處開挖約7m，擬建物基礎采用靜壓管樁群樁基礎?；佑捎谥車h(huán)境限制，呈不規(guī)則布局.周長約360m。擬建物東側、南側鄰民樓，為私人建筑物，高三至六層，采用天然基礎，基礎埋深約2。5m.東側居民樓距地下室邊線約3～7m左右；南側鄰近居民樓距地下室邊約4m左右。北側、西側為市政光纜溝、電纜溝,距地下室邊線約1～6m,基坑西北角開挖時約有25m與基坑底邊線重合（基坑底邊線距地下室外墻邊線僅1m）；外側為常平大道和南埔路，路肩距地下室邊線約為10m左右。由于周邊建筑物及構筑物鄰近擬建物，所以必須采取有效的基坑支護措施，確保地下室施工和周圍環(huán)境的安全.圖1基坑周邊環(huán)境平面位置圖二、工程地質條件原始地貌屬河流堆積地貌單元，據鉆探揭露地層自上而下分為:1、填土層[Qml］雜填土［層號1]:暗灰色、灰色、雜色，主要由粉質粘土、碎磚、碎石等組成，層厚1.15～2。5m。2、沖積層［Qal+PL］(1）、粘土［層號2—1]：棕紅、灰黃色，以粘土為主，濕～稍濕，可塑狀為主,層厚2。10～8.50m.（2)、淤泥質土［層號2-2]：深灰色，成份主要由淤質粘粒為主，飽和，軟塑，層厚3.00～7.00m。(3)、粉細砂［層號2-3］:灰、灰黃色、主要以細砂為主，含水飽和,松散稍密狀，層厚1。00~6。00m。（4）、礫砂[層號2—4]

：深黃、灰色、暗灰色，以粗礫砂為主，稍密，層厚為0。50～5.50m。3、第四系殘積層［Qel3］砂質粘性土［層號3］:淺黃、褐黃色，系花崗巖風化殘積而成，以粘土礦物粉沾粒為主，含砂，層厚1.50～6.50m。4、基巖[y]地下水主要賦存于場地砂層中，屬于孔隙潛水及裂隙水，主要補給源為大氣降水及地表滲水。水位埋深0。60～0.80m。三、方案優(yōu)化及設計1、原基坑設計方案原設計方案為基坑垂直開挖，設雙排攪拌樁檔土止水，兩層錨桿做內支承，掛網噴射混凝土增強攪拌樁橫向剪切應力，攪拌樁樁頂設壓頂梁，局部設鉆孔灌注增強支護.其造價按當時市場價枯算約130萬元，且基坑邊線局部位置不滿足攪拌樁施工.2、基坑設計方案的優(yōu)化應業(yè)主的要求,我們對本工程原基坑支護結構設計進行了分析論證：作為臨時結構，支護選型要求既要安全,又要經濟合理,而且又要根據地質條件充分考慮基坑開挖后的隔水止水效果,于是通過現(xiàn)場勘察，了解“三線”，認真研究地質報告，確定基坑開挖深度等，提出基坑支護優(yōu)化方案.（1）、支護結構型式①基坑南側開挖邊線距居民樓僅3.0m,此側采用間距為＠1200，L=10m管徑為ф500—125AB靜壓管樁作垂直支護(利用靜壓樁機對基礎施工的同時對此處的基坑垂直支護管樁進行施工)，用ф25@1500L=15m的壓板錨桿拉錨,樁間土用掛網噴射混凝土處理,靜壓樁樁頭澆注冠梁，詳見圖-2。圖2鋼管樁超前支護剖面圖②基坑東側、北側、及西側大部分位置均可以放坡，根據具體位置采用坡率法土釘掛網噴射混凝土支護，詳見圖—3.圖3土釘墻支護剖面圖③西側2-9軸到2-13軸約12m范圍內基坑頂由于要架設混凝土攪拌站，無放坡位置，且混凝土攪拌站對基坑邊坡靜壓力較大，所以此位置采用ф800鉆孔灌注樁鋼性支護，樁頂設冠梁連接。④基坑西北角開挖時約有25m與基坑底邊線重合,距地下室外墻僅1m處就為市政光纜溝及電纜溝。此處不但無放坡位置，而且作其他較大鋼性支護亦不可能，所以采用ф219超前支護鋼管樁進行垂直鋼性支護,壓板錨桿拉錨掛網噴射混凝土，詳見圖—4。圖4混凝土管樁支護剖面圖⑤通過分析地質資料,聲地內砂層為尖滅狀分布，在場區(qū)南部埋深較淺,約6.5m,部分承臺開挖將接觸到此層,此層屬富含水層,且具有微承壓性

;場區(qū)北側埋深在9。0m以下，承臺開挖不受影響，所以對基坑實行半封閉止水，在2—13軸以南基坑邊線外側設一排攪拌樁封閉止水.基坑內場地南部設三口降水井，開挖承臺前進行預降水。（2）、支護工程設計計算根據不同地段的地質情況及設計支護型式，經反復分析計算，選定各支護型式主要參數及設計計算如下:土釘墻:坡度70°，土釘鉆孔直徑為φ110mm,土釘采用φ22II級鋼筋，間距為@1500X1500，土釘長度L=7—8m，噴射混凝土面層厚100mm，鋼筋網φ8@200,混凝土強度等級為C20.土釘網支護體系局部抗拉驗算和整體穩(wěn)定性驗算采用圓弧簡單條分法計算，要求安全系數FS≥1.3.計算軟件為《理正基坑支護計算軟件F—SPW4.01》、《超明星基坑支護計算軟件V1.0》，計算簡圖5。圖5土釘墻體計算簡圖②垂直支護：鉆孔灌注樁為懸臂式支護，取抗傾履安全系數KS≥1.2，應用Rankine理論，通過反復迭代法確定樁徑為φ800,樁長為L=12m，鋼筋籠主筋為10φ22,樁間距為1。2m，抗彎驗算采用等鋼度法壁式地下RC墻進行內力分析.靜力壓樁與鋼管樁設計樁徑分別為φ500—125AB管樁及φ219-8鋼管樁，長各為10m。錨桿采用φ25II級鋼筋，設計長度為L=15m、12m,間距為＠1500.受力分析采用錨桿抗拔驗算，安全系數K≥1。5.采用各剖面地質鉆孔資料進行驗算表明，土釘墻的整體穩(wěn)定安全系數FS=1.5＞1。3,滿足要求；鉆孔灌注樁KS=1。45＞1。2,滿足要求；錨桿抗拔驗算,K＞1.5,滿足要求。（3）、前后方案的綜合評價分析按當時市場價從估算,原支護方案造價約為130萬元，新方案造價約為68萬元,比原方安案節(jié)約48％,工期縮短約30%。經多方論證分析：后一個方案比前一個方案更安全、更合理、更經濟，同時又符合規(guī)范要求和工程進度要求.業(yè)主完全同意按后一個方案施工。四、施工中的技術要點1、土釘：機械成孔,安裝土釘后，采用孔底注漿方式，注漿管口應深入至孔底200～500mm處，孔口設置止?jié){塞,當孔口有水泥漿返出時，旋緊止?jié){塞，進行壓力注漿，注漿壓力設置在0。4～0。8Mpa。注漿后孔口要求飽滿,其塌落采用多次回灌方式解決.土釘與面層的連接采用2Ф16鋼筋壓通筋，然后“﹟"加焊。2、深層攪拌樁：采用四噴四攪工藝,控制水灰比為0.50~0。55，樁機垂直度≯1％，樁位偏差≯4％，樁徑為550mm，樁間距為350mm。3、靜壓管樁：統(tǒng)一用10m長管樁，沉樁施工中控制樁頂在同一標高以便于工作做冠梁。4、鋼管樁:為保證鋼管樁的抗彎性，在鋼管樁內下入3Ф18小型鋼筋籠,填粒料，然后注漿，，注漿管應預先插入鋼管內,管口距孔底控制在300mm左右，壓力注漿一次完成.5、降水井：采用8Ф14主筋,直徑為450mm的鋼筋籠，外纏40目、8目兩層塑料紗網，下入預成孔內，周邊填粒料?；娱_挖控制降水時間及降水井的使用量，以防長時間降水對基坑周邊環(huán)境造成影響（深層攪拌樁為懸臂式半封閉止水，只穿透粉細砂層，降水井設計深度進入了中砂層內）。五、實施效果本工程在對基坑支護方案進行修改后，基坑支護結構的施工比原計劃提前20d完成，實際僅用了40d，最終結算造價為68萬元。支護結構位移較大的在土釘噴網支護處，位移值在22mm-35mm范圍內:靜壓樁、鋼管樁、鉆孔灌注樁加錨桿等垂直支護處最大位移僅為8mm。分析其原因，這與支護型式的受力性質有關：土釘噴網只在土體發(fā)生變形后才被動受力，對土體的約束需要以土體變形為補償，而靜壓樁、鋼管樁、鉆孔灌注樁等增加了邊坡堅向穩(wěn)定性，減少施工過程中的位移，內支撐體系錨桿在土體變形之前已預張拉，屬于主動受力，在土體未變形之前控制了土體的變形，所以土釘噴網支護系比垂直支護加錨桿支護體系變形較