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桩锚支护及复合土钉墙在深大基坑支护中的应用

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  复合土钉墙技术是在土钉技术的基础上结合其他的施工工艺如预应力锚杆等形成与土钉墙支护有区别的支护形式,其支护机理与土钉墙支护相同,采用预应力锚杆代替土钉是为了更好地控制变形,增加边坡的稳定性[1] 。
  随着近20年来的迅速发展,现行工程中常用的复合土钉墙支护的型式也越来越多,如:预应力锚杆+土钉;水泥土搅拌桩+土钉;超前小桩+土钉;地下室+土钉墙合一法等型式,普遍受到工程界的欢迎。复合土钉墙的作用机理尚在研究中,没有明确的计算方法,经验性较强,受水的影响也较大。而且上述各种措施的各自功能的组合,是否是各自功能的叠加,在学术上也是有争论的。
  一、现场施工处理
  (1)要严格按设计要求确定钢筋的型号、规格、长度,在加工的时候不得伤“肉”,如果个别严重的可以从“伤口”处切断再重新焊接,但是焊接长度不小于钢筋直径的10倍。
  (2)土钉、锚杆必须呈梅花状布置,而且位置误差在±100mm。
  (3)土钉的倾角应以100为宜,误差在±10。倾角太小,钻孔平,注浆比较困难,而且注浆的效果也不好;如果倾角太大,由于采用人工成孔,施工起来比较困难。土钉的杆体上每隔2m焊定位支架一道。待一批土钉都放入后,用注浆泵统一注浆,浆体强度不小于M20。注浆全部采用底部加压注浆方式,注浆压力为0.3~0.5MPa。各排土钉均配制竖直、水平加强筋。
  (4)注浆是一个非常关键的工序,必须做到“一压二补”,一压是指注浆管伸到距孔底50mm处,孔口用水泥袋子堵住孔口(在喷射混凝土时取出水泥袋子),直至水泥浆从孔中冒出;二补是指在第一次压力注浆间隔时间分别为半个小时、一个小时后,进行二次补浆,现场可根据实际情况决定是否进行三次补浆。
  (5)在现场明确计量的方法:先确定搅拌机的放水量,然后按水灰比为0.5的比例进行水泥浆制作,搅拌后的水泥必须在两个小时内用完,超过两个小时的水泥浆不得再使用。
  (6)在挂网时,面层采用Ф6.5的钢筋,网的规格是200mm×200mm的正方形。在绑扎过程中,横筋要相互错开,不能在同一个截面上。横竖搭接不能少于200mm。在与上层的钢筋搭接时,也要不少于200mm,而且绑扎要至少绑三道,如果搭接长度不到200mm,要进行焊接,焊接的长度要不少于钢筋直径的10倍。这样做的目的是保证钢筋网的整体性,有利于传力。在编好网后用垫块垫起50mm。
  (7)从第一步开始,竖向压筋间隔一根预留50cm,避免所有的接头在同一个截面。横向压筋在钢筋网片的外面,与土钉的钢筋焊接。其中必须是竖向压筋压钢筋网,横向压筋压竖向压筋。
  (8)喷射混凝土面层时,混凝土的设计强度C20,配比为水泥:水:砂:石子:速凝剂=1:0. 5:2:2:0.03,喷射厚度80~100mm。喷射混凝土时必须分段依次进行,喷射顺序自上而下,骨料最大粒径不大于8mm;喷头与受喷面垂直,保持1m左右的距离,确保混凝土表面平整,呈湿润光泽,无干斑或滑移流淌现象,喷射混凝土的厚度误差不超过±5mm。
  施工过程中的设计变更及处理
  (1)EF段
  聊城新东方国际项目基坑支护工程EF段,开挖第二道锚杆土方,深度至-7.8m,通过对冠梁顶部观测点进行观测发现变形较大,且不稳定,有继续发展的趋势,最大位移分别为34mm,超过设计报警值。经过现场在坑底回填土方处理后,达到临时稳定状态。变形值稳定在-3mm~-13mm。对于该段基坑变更如下处理:
  在该段基坑第一道锚杆下1.75米补打锚杆一道。参数如下:
  成孔时隔孔跳打,采用泥浆护壁钻进,注浆前清除孔内残留泥土,成孔后预埋二次高压注浆管,注浆管长度15~17m。之后应立即进行一次注浆。一次注浆未完成,不得进行下一根锚杆施工。注浆材料采用纯水泥浆,水灰比0.45,比重约1.85。注浆量不小于0.16m3。并进行二次补浆至孔满。
  一次注浆后及时采用水泥砂浆封孔。三天后进行二次高压注浆,注浆压力不小于3-5MPa,水灰比0.5-0.55,比重约1.76-1.8。注浆水泥量不小于50公斤。注浆量及注浆压力同时达到要求方可停止。水泥浆体必须达到15MPa或达到设计强度的70%后进行预应力张拉,锁定值100KN。张拉锁定应隔孔进行。
  为避免下一步土方开挖后,瞬间卸载过大,东侧建筑物和地面裂缝继续发展、加大,下一步土方开挖采取如下措施:
  1、该段基坑剩余土方分层、分段开挖。
  开挖深度要求:第一次开挖深度1.80m,第二次开挖至设计坑底标高。
  开挖长度要求:北侧开挖长度18.0m,南侧开挖长度18.0m中间预留20.0m长度土方。
  2、每层土方开挖后,应由第三方进行支护体系的水平位移和建筑物沉降观测,每天至少2次。连续观测5天后,若观测数据稳定,可进行下一步土方的分层分段开挖。
  (2)AB段
  聊城新东方国际项目基坑支护项目,原设计方案中,北侧AB单元采用土钉墙挂网喷面支护方案,坡度69度(约1:0.38),放坡距离4.0m。
  但该侧基坑坑顶新砌筑了一道围墙(高3.0m,宽0.3m),墙根正好在原设计基坑上边线位置,致使原设计中坑顶的1.0m翻边护顶以及降水井无法施工。
  考虑到基坑坑壁的安全以及将来支护施工和基础施工过程中,施工人员的人身安全,现将该段基坑支护设计做出如下变更:
  自墙根到基坑上边线留出1.16m距离宽度,留作坡顶翻边护顶和降水井施工。
  剩余2.84m按75度放坡至坡底,仍采用土钉墙挂网喷面支护,在第二道和第四道土钉施加预应力,锁定值分别为30KN 、20KN。横向用20a槽钢连接做腰梁。
  后期监测
  为确保施工期间围护结构和坑壁的稳定性,以及周围地面建筑物、道路的安全及正常运营,施工期间必须加强监控测量,做到信息化施工。
  在施工过程中对基坑围护结构的受力情况、周围地表的受力情况、周围地表位移等进行监测是十分必要的。这样做,一是可以及时了解开挖过程中围护体系的实际状态,对比分析设计条件与现场实际的差异,以便及时修正设计;二是有利于正确估计开挖过程中围护体系的稳定性,掌握基坑开挖对周围建筑的影响,为临近建筑物及地下管线的安全提供保障;三是可以通过接受反馈信息,科学合理安排下一步的施工工序,使施工更加安全,工程质量更好。
  参考文献
  [1]陈肇元,崔京浩.土钉支护在基坑工程中的应用(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2000. 37~39.
  [2]JGJ120-99.建筑基坑支护技术规程[S].
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