組合式支護(hù)技術(shù)在深基坑工程中的應(yīng)用

PAGEPAGE8組合式支護(hù)技術(shù)在深基坑工程中的應(yīng)用隨著城市建設(shè)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(hù)施工越來越被人們重視，其造價(jià)及工程進(jìn)度亦越來越被人們所關(guān)注?，F(xiàn)在深基坑支護(hù)普遍面臨如下難題

：①深基坑施工的周邊環(huán)境越來越復(fù)雜

；②工程造價(jià)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(shè)計(jì)者及施工者必須選擇技術(shù)可靠可行、造價(jià)合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)來確保基坑周圍及基坑支護(hù)體系的安全與施工進(jìn)度.組合支護(hù)技術(shù)是解決城市建設(shè)中這一難題的有效辦法。在常平深基坑支護(hù)工程中，我們采用深層攪拌樁半封閉止水，坡率法土釘網(wǎng)噴射混凝土,局部應(yīng)用靜壓管樁+錨桿、鉆孔灌注樁、鋼管樁+錨桿等多種支護(hù)技術(shù)，安全有效地實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)造地下室施工的作業(yè)條件。經(jīng)觀測邊坡最大位移僅為21mm，竣工驗(yàn)收被評(píng)為優(yōu)質(zhì)工程，得到了業(yè)主及常平房地產(chǎn)業(yè)界的一致好評(píng).一、工程概況該工程位于常平大道與南埔路交匯處一側(cè),興建建筑物由兩幢22層框剪結(jié)構(gòu)主樓和4層框架結(jié)構(gòu)裙樓組成，其總占地面積約為6500㎡。設(shè)地下室一層，地下室基坑開挖深度約5.0m，局部樁承臺(tái)處開挖約7m，擬建物基礎(chǔ)采用靜壓管樁群樁基礎(chǔ)?；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(cè)、南側(cè)鄰民樓，為私人建筑物，高三至六層，采用天然基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約2。5m.東側(cè)居民樓距地下室邊線約3～7m左右；南側(cè)鄰近居民樓距地下室邊約4m左右。北側(cè)、西側(cè)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(shí)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(cè)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(gòu)筑物鄰近擬建物，所以必須采取有效的基坑支護(hù)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(zhì)條件原始地貌屬河流堆積地貌單元，據(jù)鉆探揭露地層自上而下分為:1、填土層[Qml］雜填土［層號(hào)1]:暗灰色、灰色、雜色，主要由粉質(zhì)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(hào)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(zhì)土［層號(hào)2-2]：深灰色，成份主要由淤質(zhì)粘粒為主，飽和，軟塑，層厚3.00～7.00m。(3)、粉細(xì)砂［層號(hào)2-3］:灰、灰黃色、主要以細(xì)砂為主，含水飽和,松散稍密狀，層厚1。00~6。00m。（4）、礫砂[層號(hào)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(zhì)粘性土［層號(hào)3］:淺黃、褐黃色，系花崗巖風(fēng)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(bǔ)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(shè)計(jì)1、原基坑設(shè)計(jì)方案原設(shè)計(jì)方案為基坑垂直開挖，設(shè)雙排攪拌樁檔土止水，兩層錨桿做內(nèi)支承，掛網(wǎng)噴射混凝土增強(qiáng)攪拌樁橫向剪切應(yīng)力，攪拌樁樁頂設(shè)壓頂梁，局部設(shè)鉆孔灌注增強(qiáng)支護(hù).其造價(jià)按當(dāng)時(shí)市場價(jià)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(shè)計(jì)方案的優(yōu)化應(yīng)業(yè)主的要求,我們對(duì)本工程原基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析論證：作為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，支護(hù)選型要求既要安全,又要經(jīng)濟(jì)合理,而且又要根據(jù)地質(zhì)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(rèn)真研究地質(zhì)報(bào)告，確定基坑開挖深度等，提出基坑支護(hù)優(yōu)化方案.（1）、支護(hù)結(jié)構(gòu)型式①基坑南側(cè)開挖邊線距居民樓僅3.0m,此側(cè)采用間距為＠1200，L=10m管徑為ф500—125AB靜壓管樁作垂直支護(hù)(利用靜壓樁機(jī)對(duì)基礎(chǔ)施工的同時(shí)對(duì)此處的基坑垂直支護(hù)管樁進(jìn)行施工)，用ф25@1500L=15m的壓板錨桿拉錨,樁間土用掛網(wǎng)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(hù)剖面圖②基坑?xùn)|側(cè)、北側(cè)、及西側(cè)大部分位置均可以放坡，根據(jù)具體位置采用坡率法土釘掛網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)，詳見圖—3.圖3土釘墻支護(hù)剖面圖③西側(cè)2-9軸到2-13軸約12m范圍內(nèi)基坑頂由于要架設(shè)混凝土攪拌站，無放坡位置，且混凝土攪拌站對(duì)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(hù)，樁頂設(shè)冠梁連接。④基坑西北角開挖時(shí)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(hù)亦不可能，所以采用ф219超前支護(hù)鋼管樁進(jìn)行垂直鋼性支護(hù),壓板錨桿拉錨掛網(wǎng)噴射混凝土，詳見圖—4。圖4混凝土管樁支護(hù)剖面圖⑤通過分析地質(zhì)資料,聲地內(nèi)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(tái)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(cè)埋深在9。0m以下，承臺(tái)開挖不受影響，所以對(duì)基坑實(shí)行半封閉止水，在2—13軸以南基坑邊線外側(cè)設(shè)一排攪拌樁封閉止水.基坑內(nèi)場地南部設(shè)三口降水井，開挖承臺(tái)前進(jìn)行預(yù)降水。（2）、支護(hù)工程設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)不同地段的地質(zhì)情況及設(shè)計(jì)支護(hù)型式，經(jīng)反復(fù)分析計(jì)算，選定各支護(hù)型式主要參數(shù)及設(shè)計(jì)計(jì)算如下:土釘墻:坡度70°，土釘鉆孔直徑為φ110mm,土釘采用φ22II級(jí)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(wǎng)φ8@200,混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20.土釘網(wǎng)支護(hù)體系局部抗拉驗(yàn)算和整體穩(wěn)定性驗(yàn)算采用圓弧簡單條分法計(jì)算，要求安全系數(shù)FS≥1.3.計(jì)算軟件為《理正基坑支護(hù)計(jì)算軟件F—SPW4.01》、《超明星基坑支護(hù)計(jì)算軟件V1.0》，計(jì)算簡圖5。圖5土釘墻體計(jì)算簡圖②垂直支護(hù)：鉆孔灌注樁為懸臂式支護(hù)，取抗傾履安全系數(shù)KS≥1.2，應(yīng)用Rankine理論，通過反復(fù)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(yàn)算采用等鋼度法壁式地下RC墻進(jìn)行內(nèi)力分析.靜力壓樁與鋼管樁設(shè)計(jì)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(jí)鋼筋，設(shè)計(jì)長度為L=15m、12m,間距為＠1500.受力分析采用錨桿抗拔驗(yàn)算，安全系數(shù)K≥1。5.采用各剖面地質(zhì)鉆孔資料進(jìn)行驗(yàn)算表明，土釘墻的整體穩(wěn)定安全系數(shù)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(yàn)算,K＞1.5,滿足要求。（3）、前后方案的綜合評(píng)價(jià)分析按當(dāng)時(shí)市場價(jià)從估算,原支護(hù)方案造價(jià)約為130萬元，新方案造價(jià)約為68萬元,比原方安案節(jié)約48％,工期縮短約30%。經(jīng)多方論證分析：后一個(gè)方案比前一個(gè)方案更安全、更合理、更經(jīng)濟(jì)，同時(shí)又符合規(guī)范要求和工程進(jìn)度要求.業(yè)主完全同意按后一個(gè)方案施工。四、施工中的技術(shù)要點(diǎn)1、土釘：機(jī)械成孔,安裝土釘后，采用孔底注漿方式，注漿管口應(yīng)深入至孔底200～500mm處，孔口設(shè)置止?jié){塞,當(dāng)孔口有水泥漿返出時(shí)，旋緊止?jié){塞，進(jìn)行壓力注漿，注漿壓力設(shè)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(jī)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(biāo)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(nèi)下入3Ф18小型鋼筋籠,填粒料，然后注漿，，注漿管應(yīng)預(yù)先插入鋼管內(nèi),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(wǎng)，下入預(yù)成孔內(nèi)，周邊填粒料?；娱_挖控制降水時(shí)間及降水井的使用量，以防長時(shí)間降水對(duì)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(xì)砂層，降水井設(shè)計(jì)深度進(jìn)入了中砂層內(nèi)）。五、實(shí)施效果本工程在對(duì)基坑支護(hù)方案進(jìn)行修改后，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工比原計(jì)劃提前20d完成，實(shí)際僅用了40d，最終結(jié)算造價(jià)為68萬元。支護(hù)結(jié)構(gòu)位移較大的在土釘噴網(wǎng)支護(hù)處，位移值在22mm-35mm范圍內(nèi):靜壓樁、鋼管樁、鉆孔灌注樁加錨桿等垂直支護(hù)處最大位移僅為8mm。分析其原因，這與支護(hù)型式的受力性質(zhì)有關(guān)：土釘噴網(wǎng)只在土體發(fā)生變形后才被動(dòng)受力，對(duì)土體的約束需要以土體變形為補(bǔ)償，而靜壓樁、鋼管樁、鉆孔灌注樁等增加了邊坡堅(jiān)向穩(wěn)定性，減少施工過程中的位移，內(nèi)支撐體系錨桿在土體變形之前已預(yù)張拉，屬于主動(dòng)受力，在土體未變形之前控制了土體的變形，所以土釘噴網(wǎng)支護(hù)系比垂直支護(hù)加錨桿支護(hù)體系變形較