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文檔簡介
1、土釘與錨桿聯(lián)合支護(hù)的設(shè)計和施工 1、工程概況 該工程位于北京大學(xué)校園內(nèi),擬建建筑為24層框架結(jié)構(gòu)塔樓,附設(shè)4層結(jié)構(gòu)裙樓,24層塔樓基坑深度為地面以下11.3m,裙樓基坑深度為地面以下7.88m.場地地層主要有人工填土、第四紀(jì)沖洪積成因的粘性土、粉土等組成,依上而下為: (1) 人工堆積層(厚約2.0m) (2) 砂質(zhì)粉土、粘質(zhì)粉土層(厚約2.0m) (3) 粉質(zhì)粘土、重粉質(zhì)粘土層(厚約1.0m)
2、; (4) 粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土層(厚約5.0m) (5) 砂質(zhì)粉土、粉砂層(厚約2.0m) (6) 粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土層(厚約5.0m) 2、工程設(shè)計 本工程由主樓和裙樓組成,并要求在基坑四周保留一個循環(huán)車道?;又ёo(hù)設(shè)計采用了土釘墻和樁錨相結(jié)合的方案。裙樓全部采用常規(guī)土釘墻施工方案;在主樓的西南角設(shè)置16根護(hù)坡樁,其余地方采用土釘與預(yù)應(yīng)力錨桿相結(jié)合的設(shè)計方案。 (1) 降水方案:采用大口徑管井和砂井相結(jié)
3、合的降水方案。 主樓井深26.0 m,井距為9.00 m.自滲砂井孔深24.0 m,孔距為3.00m。 裙樓井深16.0 m,井距為9.00 m.自滲砂井深14.0 m,井距為3.00m。 (2) 基坑支護(hù)設(shè)計方案 a) 樁錨設(shè)計方案 樁頂位于地表處,樁徑:600,樁長:16.00 m,樁中心間距:1.2m; 主筋: 725622,采用級熱軋鋼筋,通長不均勻配筋;
4、60; 加強(qiáng)箍筋:142000;螺旋箍筋:6200; 樁身使用C25砼,鋼筋保護(hù)層厚度50mm; 錨桿位置:地面下4.50 m; 錨桿布置按“兩樁一錨”,即錨桿間距2.4 m; 錨桿體自由段長度為:5.0 m; 錨桿錨固段長度為:17.0 m; 錨桿總長度為:22.00 m; 錨桿體選用d15普通松弛鋼絞線,配置3 d15鋼絞線;鋼絞
5、線抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值:fptk1570N/mm2; 樁頂設(shè)置圈梁,圈梁為 600×400,配主筋為622,在距西南角西側(cè)和南側(cè)各3m處設(shè)置600×400斜梁,斜梁配筋為1222。砼強(qiáng)度為C25。 b) 主樓土釘墻設(shè)計方案 基坑按1:0.1放坡。 第一排土釘在地面以下1.50的位置。 第一排土釘水平間距為1.2m,其余各排土釘水平間距為1.5m,土釘垂直間距為1.5m,土釘傾角15°,土釘主筋
6、為22。 第二、三排采用預(yù)應(yīng)力錨桿,第二排預(yù)應(yīng)力錨桿的鎖定荷載為60KN.第三排預(yù)應(yīng)力錨桿的鎖定荷載為100KN。 面層加強(qiáng)鋼筋為14,土釘成孔直徑不小于100mm,面層混凝土厚度不小于100mm,土釘(錨桿)的具體長度如下: 第1排土釘長9.00 m 第2排錨桿長12.00 m 第3排錨桿長12.00 m 第4排土釘長9.00 m 第5排土釘長
7、7.00 m 第6排土釘長6.00 m 第7排土釘長6.00 m c) 裙樓土釘墻設(shè)計方案 基坑按1:0.1放坡。 第一排土釘在地面以下1.50的位置。 第一、二排土釘水平間距為1.2m,其余各排土釘水平間距為1.5m,土釘垂直間距為1.5m,土釘傾角15°,土釘主筋為22.土釘?shù)木唧w長度如下: 第1排土釘長8.00 m
8、160; 第2排土釘長8.00 m 第3排土釘長7.00 m 第4排土釘長6.00 m 第5排土釘長5.00 m. 3、工程施工 (1) 降水 a) 主樓的降水井較深,已經(jīng)進(jìn)入了卵石層,而裙樓的降水較淺,沒有進(jìn)入卵石層。降水井點施工完成以后,經(jīng)過抽降,發(fā)現(xiàn)主樓降水井的自滲效果較好,即使在不抽水的情況下,其水位也穩(wěn)定在地面以下16m左右。而裙樓的降水井幾乎沒有自滲作用,接
9、電抽水以后,經(jīng)過幾分種水泵即斷流,說明降水井的補(bǔ)給供不上水泵的流量;但停泵以后,經(jīng)過一段時間降水井的水位又回升上來了。 b) 經(jīng)過開挖檢驗,發(fā)現(xiàn)基槽底部沒有滯水,說明降水效果良好。但在土釘錨桿施工過程中,主要是第三排錨桿和第四排土釘施工時,隨著土釘深度的增加,土釘施工過程中所帶出的土體由潮至濕、到最后成為稀泥,有的孔在土釘錨桿施工以后,有水從孔中流出,有的孔出水太大甚至無法注入水泥漿。在土釘墻施工完成以后,仍有5-6個錨桿孔流水,有的孔中的水流還帶有壓力,一會兒水量大,一會兒水量小,怎樣會出現(xiàn)這種情況,經(jīng)分析認(rèn)為主要是由于土體的不均勻性、土體中存在裂隙所引起
10、的,土釘錨桿施工時遇到了地下滲水途徑很可能引起這種情況。 (2) 支護(hù)施工 a) 由于錨桿較長(22 m),其長度超過了降水的有效范圍,在錨桿施工過程中,當(dāng)錨桿長度超過9m以后即有稀泥流出。為了保證施工質(zhì)量,確保錨桿的鎖定荷載,為此采取了一定措施:對設(shè)計方案作了適當(dāng)修改,由原來的兩樁一錨改為一樁一錨,把錨桿的鎖定荷載相應(yīng)降低;確保從孔底注漿,注漿時用清水把泥漿從孔底頂出,并把孔壁泥漿破壞,然后從孔底注入素水泥漿;在素水泥漿中加入適量膨脹劑,以充分破壞孔壁泥漿,確保施工錨桿能滿足張拉鎖定荷載的要求。 &
11、#160; b) 在土釘墻施工時,一定要把鋼筋網(wǎng)片位于噴射混凝土的中間,特別對于第二、第三錨桿來說更為重要,因為錨桿需要施加預(yù)應(yīng)力,如果不把鋼筋網(wǎng)片居中,錨桿張拉鎖定時,噴射混凝土面層會被壓裂。 c) 在土釘和錨桿的施工時應(yīng)做好保護(hù)架的綁接、焊接工作。在降水后的土釘墻支護(hù)施工中,由于降水效果及降水有效范圍的影響,土釘(錨桿)孔中往往有水及泥漿,如果土釘(錨桿)的保護(hù)架間距太大或制作不合理,往往會造成土釘(錨桿)的保護(hù)層不夠,甚至根本沒有保護(hù)層,土釘直接放在泥漿中,對土釘墻施工質(zhì)量造成嚴(yán)重不良影響。 4、出現(xiàn)問題的解決
12、60; (1) 施工過程中出現(xiàn)的問題 在主樓西南角的護(hù)坡樁施工完成以后,即開挖土方,開始土釘墻支護(hù)施工。按設(shè)計方案及施工要求,一切均順利進(jìn)行,至5月31日裙樓的第四排土釘已經(jīng)完成,主樓的第五排土釘也已施工完成,經(jīng)過變形觀測沒有發(fā)現(xiàn)明顯的變形。在主樓第五排土釘墻施工時,由于土體的裂隙很發(fā)育,清土錨噴時出現(xiàn)了一定的坍塌,對此采取了一定的措施,通過減少開挖工作面,加快錨噴施工速度,使坍塌的地方及時得到了處理,并保證噴射面層的后面沒有空洞存在。這時候的變形觀測結(jié)果表明西側(cè)邊坡只有5mm的變形,南側(cè)的變形較大,約有13 mm。
13、60; 1998年6月1日下了一場大雨,雨量太大,工地四周的雨水管道都滿了。由于現(xiàn)場雨水較多,土方無法開挖,到6月3日才開挖西側(cè)下一步土方,施工主樓第6 步土釘墻。為了防止土方開挖以后土體坍塌,連夜進(jìn)行噴射施工,到凌晨 2 時才完畢。6月4日早晨6時,基坑西側(cè)邊坡外1.5 m處出現(xiàn)裂縫,和西側(cè)邊坡平行,從護(hù)坡樁附近一直到裙樓處,而且發(fā)展速度較快,到8時裂縫已很明顯,經(jīng)過經(jīng)緯儀器測量發(fā)現(xiàn),這時候西側(cè)變形已有30mm左右,但沉降量更大,最大處約有100 mm左右,距離護(hù)坡樁約1.5 m的部位沉降和變形最大,向裙樓方向逐漸減少,且以4 mm/h的速度發(fā)展。經(jīng)過8個小時左右的觀測,發(fā)現(xiàn)變形
14、速度減少了,但變形并沒有穩(wěn)定,最后于6月4日下午3時用挖掘機(jī)把這部分回填至地面以下6m的位置。 (2) 處理措施 事情發(fā)生后有關(guān)單位的專家對工程進(jìn)行了分析討論,認(rèn)為應(yīng)采取以下措施:用挖掘機(jī)把這部分進(jìn)行回填,確保不出現(xiàn)惡性安全事故;對西側(cè)兩排錨桿重新進(jìn)行鎖定,以檢驗在如此大的變形情況下錨桿是否破壞。經(jīng)過重新張拉鎖定,發(fā)現(xiàn)西側(cè)兩排錨桿完好如初,沒有發(fā)生破壞。 根據(jù)現(xiàn)場破壞情況及錨桿的檢驗情況,認(rèn)為破壞是由于某種原因造成土釘墻局部下座、土釘墻體剛度不足以抵抗下挫力造成的。故采取了如下加固措施:
15、 a) 在第二排錨桿與第三排錨桿之間及第三排錨桿下40cm,增加兩排9m的土釘,土釘間距為1.2m.在護(hù)坡樁附近沉降變形最大的部位,在第二排錨桿上部40cm處增加15根土釘,并用加強(qiáng)筋將其連接。土釘鋼筋用32,加強(qiáng)鋼筋用22。 b) 上述兩排土釘施工結(jié)束后,在原第五排每兩個土釘孔的中間加一個長6 m、直徑2英寸的鋼管型土釘。 c) 在施工完上述鋼管型土釘后,用加強(qiáng)筋將其連接。然后分段向下開挖,剪開先前所掛鋼筋網(wǎng),清除浮土,并填實,重新掛網(wǎng)噴射混凝土。
16、d) 在原第六排土釘與第七排土釘之間加打一排6 m長的土釘,土釘水平間距為1.2 m。土釘鋼筋用22。 加固方案施工完畢以后,6月14日開挖最后一步土釘,經(jīng)過變形觀測發(fā)現(xiàn),土方開挖完畢以后又有10mm左右的變形。但支護(hù)施工完成以后,觀測沒有發(fā)現(xiàn)明顯的變形,這和預(yù)先分析的結(jié)果比較一致。 (3) 原因分析 一般情況下土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形及破壞有以下幾種:在非預(yù)應(yīng)力土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)中,在預(yù)定的滑裂面附近出現(xiàn)裂縫,這是土釘墻施工中的正常情況;土釘墻局部發(fā)生破壞,這可能是由于噴射混凝土面層滑落造成的
17、,也可能是由于加強(qiáng)鋼筋焊接不牢引起的;土釘墻整體破壞,這可能是由于土釘設(shè)計過短或別的原因引起的。但象本工程發(fā)生的破壞形式還很少見。在分析事情發(fā)生的原因時,存在著很大的爭議,矛盾的焦點集中在支護(hù)模式上:一種意見認(rèn)為土釘和錨桿相結(jié)合的模式在理論上行不通,土釘是非預(yù)應(yīng)力的,錨桿是通過施加預(yù)應(yīng)力來限制其變形的,兩者是矛盾的;而且土釘(22鋼筋)是剛性的,錨桿(鋼絞線)是揉性的。這些是引起事故的主要原因。 筆者認(rèn)為巖土工程特別是基坑支護(hù)是一門實踐性很強(qiáng)的學(xué)科,經(jīng)驗對工程設(shè)計和施工很重要。實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn),模式的正確與否應(yīng)由實踐來檢驗。筆者也考慮到土釘和錨桿受力
18、原理的差異,在施工中盡可能把錨桿張拉的時間向后放,以便土體有一定的變形,土釘有一定的受力后,再進(jìn)行張拉,而且第二排錨桿張拉的荷載較小,第三排錨桿張拉的荷載較大,當(dāng)施工到地面以下 6.0 m時才進(jìn)行了兩排錨桿的張拉鎖定。在同一工地,使用同一設(shè)計方案、同一施工工藝,南側(cè)邊坡完整良好,西側(cè)邊坡出現(xiàn)了這種破壞,筆者認(rèn)為土釘和錨桿相結(jié)合的模式不是造成基坑西側(cè)邊坡下座的主要原因,在以后的施工中也證實了筆者的觀點?;又ёo(hù)完成以后,施工單位在硬化基坑四周的環(huán)形路面時發(fā)現(xiàn),在基坑西側(cè)沉降變形最大的地方附近有一個雨水井,主管道一側(cè)是通的,和別的雨水井相連,另一側(cè)堵死了,有一個小管道直接通向基坑邊坡。這種情況發(fā)現(xiàn)后,筆者作了認(rèn)真分析,認(rèn)為雨水的大量灌入是造成事情發(fā)生的主要原因。在基坑西側(cè)1.5m以外地下有一道磚墻,可能是原先某一結(jié)構(gòu)的外墻,其
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