地下工程課程設(shè)計組合支護(hù)體系在深基坑中的應(yīng)用

1、組合支護(hù)體系在深基坑中的應(yīng)用摘 要 組合式支護(hù)結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了不同支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用，深度超過20m的基坑越來越多的采用上部土釘下部樁墻的支護(hù)形式，其工期和造價有明顯進(jìn)步。本文針對22m深基坑工程應(yīng)用組合支護(hù)結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行安監(jiān)測。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，說明本工程組合支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的經(jīng)濟(jì)性、合理性和可靠性。關(guān)鍵詞 深基坑 復(fù)合土釘 地下連續(xù)墻 組合支護(hù)結(jié)構(gòu) 監(jiān)測1工程概況本工程位于鄭州市鄭東新區(qū)朝陽門外，東臨東大橋，南、北、西側(cè)緊鄰居民樓和高層商業(yè)樓。本工程基坑面積達(dá)3萬，基坑標(biāo)高-21.675m，場地情況十分復(fù)雜，且周邊建筑物密集，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全至關(guān)重要。2工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件2.1工程地質(zhì)條件本

2、場地工程地質(zhì)條件一般，原始地貌為河流沖積扇中部。基坑開挖深度范圍內(nèi)土體至上而下主要有雜填土、粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粉土、中細(xì)砂、卵石、粉質(zhì)粘土。具體參數(shù)見表1。表序號地層名稱平均厚度（m）重度r（kn/m3）黏聚力c（kpa）內(nèi)摩擦角（）1人工堆積層3.119.135292粉質(zhì)黏土3.519.725273粉質(zhì)黏土1.519.62730.54細(xì)砂-中砂1.4518.30345粉質(zhì)黏土2.020.14817.96黏質(zhì)粉土2.020.12326.77礫砂-卵石6.021.00408黏質(zhì)粉土4.620.44122.39細(xì)砂-中砂3.4521.203510卵石1021.00352.2水文地質(zhì)條件該場地施工深度范

3、圍內(nèi)包含層間潛水、2層承壓水。層間潛水主要埋藏于卵石層中，水位絕對標(biāo)高24.7526.02m(埋深15.2016.40)，地層滲透性良好，地下水的補(bǔ)給主要為側(cè)向徑流補(bǔ)給和大氣降水；一層承壓水主要埋藏于中、細(xì)砂層和卵石層中，水位絕對標(biāo)高21. 3523.44m(埋深17.6019. 80m),地層滲透性良好，地下水的補(bǔ)給主要為側(cè)向徑流補(bǔ)給，二層承壓水主要埋藏于下部卵石層中(地勘報告未揭露)，水位絕對標(biāo)高為20. 872121.01m(埋深20.1020.20m)，地層滲透性良好，地下水的補(bǔ)給主要為側(cè)向徑流補(bǔ)給。承壓水具有較高承壓性，承壓水頭高度達(dá)到-17. 4-18.6m。本工程基坑開挖前已進(jìn)行

4、基坑降水。3基坑支護(hù)方案由于本基坑支護(hù)場地條件復(fù)雜，基坑面積很大(160m190m)且屬于深基坑（基坑標(biāo)高-21.675m），為在確保安全的前提下節(jié)約成本，本工程基坑支護(hù)采用組合支護(hù)體系，基坑上部采用復(fù)合土釘支護(hù)，下部采用地下連續(xù)墻預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)。上部8. 5m復(fù)合土釘墻支護(hù)，放坡1:0.2，噴射混凝土厚100mm，配8200mm200mm鋼筋網(wǎng)，混凝土設(shè)計強(qiáng)度c20。中部錨桿腰梁采用20號槽鋼地下連續(xù)墻厚600mm，設(shè)置3道錨桿(-8.75m、-13.5、-18.0)4施工技術(shù)要點(diǎn)4.1土釘施工技術(shù)要點(diǎn)土釘施工的重要特點(diǎn)是信息化施工。土釘支護(hù)與土方開挖應(yīng)密切配合，每次超挖深度不得超過土釘位置

5、0.5m，上層作業(yè)面的土釘墻強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度，不得進(jìn)行下一層開挖。土釘質(zhì)量的保證取決于土釘成孔角度與注漿的質(zhì)量。土釘孔一定要按設(shè)計角度要求成孔，否則很難保證孔內(nèi)漿體的飽滿。對于土釘注漿質(zhì)量的控制，可以用注漿水泥量來進(jìn)行控制.根據(jù)每次需注漿的土釘孔注漿量，計算出水泥用量，從而從根本上控制注漿質(zhì)量。根據(jù)漿液水灰比要求，行次注漿時要進(jìn)行檢查。 邊坡土體中水對土釘墻的影響：在土釘墻施工時，坡后土體中的水是造成土釘墻垮塌的最重要原因，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象，現(xiàn)場人員要立即向技術(shù)部門匯報，以便盡快采取有效措施進(jìn)行處理。 4. 2地下連續(xù)墻施工技術(shù)要點(diǎn) 4.2.1泥漿配置地下連續(xù)墻挖槽過程中，泥漿的作用是護(hù)壁、

6、攜渣、冷卻機(jī)具和切土潤滑，其中護(hù)壁為最重要的功能。泥漿的正確使用，是保證挖槽成敗的關(guān)鍵，對于泥漿的質(zhì)量必須按要求嚴(yán)格控制，泥漿的控制指標(biāo)主要有配合比、密度、黏度、泥皮性質(zhì)、ph值、含砂量等。4.2.2導(dǎo)墻施工導(dǎo)墻作為地下連續(xù)墻順利施工的前提，具有控制地下連續(xù)墻施工精度、擋上、支撐外部荷載和平衡地層壓力等作用。本工程導(dǎo)墻深度為1200mm，挖土寬950mm，強(qiáng)度等級為c20。為保證導(dǎo)墻不滑移，導(dǎo)墻上部從導(dǎo)墻內(nèi)側(cè)分別向基坑側(cè)外翻800mm、土釘墻側(cè)外翻600mm。4.2.3成槽施工開挖槽段是地下連續(xù)墻施工中的重要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵工序，約占工期的一半。為確保工程進(jìn)度并減少接頭數(shù)量，本工程標(biāo)準(zhǔn)槽段為6m，采

7、用意大利bh12型液壓抓斗進(jìn)行一槽三抓挖槽法成槽，異形槽段依槽段而定。挖槽采取跳挖施工，根據(jù)設(shè)計確定的單元槽段長度，在導(dǎo)墻頂面上標(biāo)號進(jìn)行放線，導(dǎo)墻頂面下標(biāo)注泥漿面位置。先在每一個挖掘單元的兩端分別使用液壓抓斗成槽至設(shè)計標(biāo)高，然后將成槽設(shè)備抓斗移至該槽段的中部，抓槽至設(shè)計標(biāo)高。就位前要求場地處理平整堅實(shí)，以滿足施工垂直度要求，保證吊車履帶與導(dǎo)墻垂直。 4.2.4鋼筋籠制作及下放本工程各剖面參數(shù)變化較多，配筋不盡相同，在鋼筋加工時按照圖紙逐段編號進(jìn)行鋼筋加工，并嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)，確保了鋼筋籠加工質(zhì)量。鋼筋網(wǎng)片制作注意錨桿套筒預(yù)埋件的焊接、綁牢，且預(yù)留的位置應(yīng)與現(xiàn)場的降水井避開，避免施打錨桿

8、時破壞降水井成品。鋼筋網(wǎng)片采用4點(diǎn)吊放，吊放時必須垂直對準(zhǔn)槽段中心，吊放應(yīng)緩慢進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)受阻及時處理，然后重新吊放。4.2.5水下澆筑混凝土根據(jù)6m槽段幅度，設(shè)置2根導(dǎo)管進(jìn)行混凝土澆筑，導(dǎo)管距離槽段兩端距離1.5m,兩根導(dǎo)管的間距為3m。吊裝鋼筋網(wǎng)片后4h內(nèi)應(yīng)立即澆筑混凝土，剛開始澆筑時速度要快，使槽底沉渣隨混凝土表面一起上升，首次混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)，澆筑量不得小于9 m3，保證首澆后導(dǎo)管埋深保持1.5m以上。澆筑期間，混凝土面上升速度不小于2m/h。根據(jù)槽段長度兩導(dǎo)管澆筑時同時進(jìn)行，各混凝土面高差小于0.3m，直到澆筑到槽頂標(biāo)高以上300500mm。單元槽段必須連續(xù)，不得中斷，接近墻頂時，導(dǎo)管

9、內(nèi)超壓力減少，為此可在槽內(nèi)適量加水稀釋泥漿。澆灌全槽時間不得超過混凝上初凝時間4.3錨桿施工技術(shù)要點(diǎn)4.3.1錨桿成孔和注漿本工程錨桿施工采用意大利sm400跟管鉆進(jìn)鉆機(jī)成孔，避免了砂卵石經(jīng)常發(fā)生的塌孔危險，提高了施工效率。錨桿注漿嚴(yán)格按照配比要求進(jìn)行漿液準(zhǔn)備，并采用二次注漿工藝。錨桿自由段部分也要注漿，否則很難保證錨固段的漿體質(zhì)量，進(jìn)而影錨桿整體受力4.3.2錨桿張拉與鎖定錨桿張拉與鎖定是支護(hù)施工中非常重要的施工環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到邊坡的安全。錨固體強(qiáng)度超過15mpa時可進(jìn)行張拉，錨桿張拉前要對張拉千斤頂進(jìn)行標(biāo)定，按照規(guī)范進(jìn)行張拉與鎖定。本工程錨桿鎖定值為0.7倍設(shè)計值，通過錨桿應(yīng)力監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示

10、，錨桿應(yīng)力損失達(dá)15%30%。5.監(jiān)測結(jié)果與分析5.1基坑頂水平位移監(jiān)測結(jié)果與分析本工程實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，基坑四周水平位移量變化不等?；颖眰?cè)和東側(cè)基坑中有-8.5m臺階，切開挖較晚，基坑四周水平位移量較小，最大值僅為18mm。基坑南側(cè)和西側(cè)由于外加荷載復(fù)雜，是本基坑監(jiān)測重點(diǎn)，其水平位移變化詳見圖1和圖2。從圖2中可以看出，基坑南側(cè)基坑頂部水平位移量較大，尤其是zs4監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)從2011年5月9日開始明顯增長，最大位移增長率達(dá)到1.3mm/d,到2011年10月18日趨于穩(wěn)定，水平位移最大達(dá)到68mm，已經(jīng)大大超出水平位移警戒值30mm。其余各監(jiān)測點(diǎn)位移也從2011年5月9日開始出現(xiàn)增長拐點(diǎn)，

11、其位移變化趨勢與zs4點(diǎn)一致。從圖3可以看出，基坑西側(cè)的水平位移規(guī)律和基坑南側(cè)的基本一致，其位移發(fā)生突變的日期與基坑南側(cè)相同，最大位移發(fā)生在w5監(jiān)測點(diǎn)，位移量36mm。 圖1 基坑南側(cè)坡頂水平位移曲線圖 圖2 基坑西側(cè)坡頂水平位移曲線圖根據(jù)整個監(jiān)測時間內(nèi)工程進(jìn)展和實(shí)際條件，本工程基坑在基坑開挖到20m附近，水平位移已經(jīng)趨于穩(wěn)定，變化速率接近為零。隨著冬季到來，氣溫下降的零度以下導(dǎo)致地層中的水分結(jié)冰而發(fā)生膨脹，使得土體產(chǎn)生凍脹效應(yīng)，導(dǎo)致基坑水平位移急劇加大直到凍脹效應(yīng)充分發(fā)揮后水平位移趨于穩(wěn)定，整個凍脹期間基坑南側(cè)水平位移變化范圍為11 57mm，基坑西側(cè)水平位移變化范圍為911mm。地層應(yīng)力在凍脹作用下發(fā)生改變，土體隨之產(chǎn)生蠕變，直到3月份氣溫上升，基坑水平位移趨于穩(wěn)定。在基坑監(jiān)測期間，及時將監(jiān)測數(shù)據(jù)與施工條件進(jìn)行對比分析，未發(fā)現(xiàn)任何結(jié)構(gòu)失穩(wěn)現(xiàn)象，基坑支護(hù)體系安全有效。5.2地下連續(xù)墻頂水平監(jiān)測結(jié)果與分析本工程地下連續(xù)墻頂最大水平位移大都控制在20mm以內(nèi)，地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系非常安全。以基坑南側(cè)為例，地連墻最大水平位移只有23mm(設(shè)計要求不超過30mm)，最大日位移為0.67mm/ d。發(fā)生在土方開挖初期，各監(jiān)測點(diǎn)最大平均位移為0.09 mm/d。雖然在后期