組合式支護技術(shù)在深基坑工程中的應用

..組合式支護技術(shù)在深基坑工程中的應用隨著城市建設(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(guān)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(shè)計者及施工者必須選擇技術(shù)可靠可行、造價合理的支護結(jié)構(gòu)來確?；又車盎又ёo體系的安全與施工進度。組合支護技術(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，局部應用靜壓管樁+錨桿、鉆孔灌注樁、鋼管樁+錨桿等多種支護技術(shù)，安全有效地實現(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，竣工驗收被評為優(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。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，基坑西北角開挖時約有25m與基坑底邊線重合（基坑底邊線距地word資料..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措施，確保地下室施工和周圍環(huán)境的安全。私人房4層私人房6層私人房4層私人房3層超前支護鋼管柱-5.00混凝土預制管樁超前支護鋼管柱市政光纜基坑底邊線鉆孔灌注樁，電纜混凝土攪拌站溝市政光纜，電纜溝圖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。word資料..（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(zhì)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(shè)計1、原基坑設(shè)計方案原設(shè)計方案為基坑垂直開挖， 設(shè)雙排攪拌樁檔土止水，兩層錨桿做支承，掛網(wǎng)噴射混凝土增強攪拌樁橫向剪切應力，攪拌樁樁頂設(shè)壓頂梁，局部設(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計進行了分析論證：作為臨時結(jié)構(gòu)，支護選型要求既要安全，又要經(jīng)濟合理，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” ，認真研究地質(zhì)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(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word資料..徑為ф500-125AB靜壓管樁作垂直支護（利用靜壓樁機對基礎(chǔ)施工的同時對此處的基坑垂直支護管樁進行施工），用ф251500L=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。錨桿25L噴射砼C20,厚10050@內(nèi)掛?8鋼筋@200×20000×1500錨桿 25L=15000@1500×1500?219超前支護鋼管柱圖2鋼管樁超前支護剖面圖②基坑東側(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，詳見圖 -3。錨桿22L=8000@0×1500噴射混凝土面層錨桿22L=8000@1500×1500錨桿22L=70001500×1500圖3土釘墻支護剖面圖word資料..③西側(cè)2-9軸到2-13軸約12m圍基坑頂由于要架設(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(shè)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(wǎng)噴射混凝土，詳見圖 -4。冠梁C20砼500×300內(nèi)安400×200鋼筋籠錨桿25L噴射砼C20,厚100000@內(nèi)掛?8鋼筋@200×20000×1500錨桿25L=12000@1500×1500?500AB混凝土管樁繞筋?6@200×200加勁筋?14@2000主筋6?18圖4混凝土管樁支護剖面圖⑤通過分析地質(zhì)資料，聲地砂層為尖滅狀分布，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(cè)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(cè)設(shè)一排攪拌樁封閉止水?；訄龅啬喜吭O(shè)三口降水井，開挖承臺前進行預降水。word資料..（2）、支護工程設(shè)計計算根據(jù)不同地段的地質(zhì)情況及設(shè)計支護型式，經(jīng)反復分析計算，選定各支護型式主要參數(shù)及設(shè)計計算如下：①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(wǎng)φ8200，混凝土強度等級為C20。土釘網(wǎng)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(shù)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。q KN/m2R 滑裂面噴射混凝土面層土釘穩(wěn)定區(qū)基坑底圖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(shù) 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word資料..力分析。靜力壓樁與鋼管樁設(shè)計樁徑分別為φ 500-125AB管樁及φ219-8鋼管樁，長各為10m。錨桿采用φ25II級鋼筋，設(shè)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(shù)K≥1.5。采用各剖面地質(zhì)鉆孔資料進行驗算表明，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(jīng)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(jīng)濟，同時又符合規(guī)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(shù)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(shè)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(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，管口距孔底控制在 300mm左右，word資料..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)，下入預成孔，周邊填粒料。基坑開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(shè)計深度進入了中砂層） 。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(jié)構(gòu)的施工比原計劃提前20d完成，實際僅用了40d，最終結(jié)算造價為68萬元。支護結(jié)構(gòu)位移較大的在土釘噴網(wǎng)支護處，位移值在22mm-35mm圍：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(zhì)有關(guān)：土釘噴網(wǎng)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，支撐體系錨桿在土體變形之前已預拉，屬于主動受力，在土體未變形之前控制了土體