复杂地形下深基坑支护设计探讨

来源:用户上传      作者: 吴小芳

　　【摘 要】本文根据工程实例,经分析论证,从安全、经济、工效几方面考虑,依据基坑边坡环境条件不同,分别采用土钉墙、桩锚联合支护方案。探索出了一套可行的设计方案,给同类工程提供借鉴。
　　【关键词】高层建筑；深基坑;支护；设计
　　一、工程概述及周边环境条件
　　1、工程概况
　　本项目南北长109.00m,东西宽39.60～46.00m,大致呈梯形,主楼19层和裙楼7层。框剪结构,基础类型拟采用独立基础或条基。由于受已有道路、建筑的限制,土方的开挖放坡较小,需采用近似垂直开挖,为保证基础施工的安全,需采用基坑支护。
　　二、基坑支护设计方案
　　按照设计原则及设计依据,考虑工程现场条件和地质情况及需要着重解决的问题,本工程可采用的支护方式有:(1)桩锚联合支护;(2)超前微型桩复合土钉墙支护;(3)土钉墙支护。
　　1、桩锚联合支护
　　基坑东侧边坡分一级开挖,深度9.5m,建筑物距基坑口距离约9.0m,基础埋深较浅,且在建筑物与坑口间有一条水泥混凝土道路通过,存在有活荷载作用,边坡安全性要求较高。由于受环境条件的限制,基坑采用垂直开挖,边坡设置桩锚支护,桩间喷射厚10cm的C20砼面层。
　　基坑南侧与东侧有着相似的环境条件,支护结构可按东侧执行。
　　2、护坡桩
　　（1）护坡桩布置
　　在基坑开挖线外侧0.6m位置处的坡顶布置φ600mm钢筋砼桩1排,单桩长度24.53m,间距1.2m。桩顶设计标高+0.50m(自然地面),钢筋笼采用通长配筋,主筋为15φ25HRB335钢筋,加强箍筋按φ14@2000沿笼长均布,螺旋筋按10@150设置,钢筋笼主筋保护层50mm。
　　（2）护坡桩施工技术要点
　　①钻进成孔时控制好桩长、桩径、垂直度,桩体垂直度偏差≯1%,桩位偏差≯50mm。②在钻孔过程中和成孔后均应不断置换泥浆进行清孔,清孔完毕立即进行成孔质量检查验收,对每根桩的孔位、孔深、孔径和沉渣应及时检查,填写施工记录,桩径允许偏差≤30mm,泥浆密度应为1.05～1.10kg/L。检查成孔质量合格后,应尽快安装钢筋笼、浇注水下混凝土。
　　（3）混凝土灌注
　　①保证灌注过程机械性能可靠,钢筋笼与桩孔中心基本重合。
　　②导管使用前必须认真检查导管的密封性能及同心度,并检查导管连接的可靠性。
　　③导管下入孔中后需测量孔底沉渣和泥浆密度,若未达到要求须进行清孔。灌注砼前用导管进行二次清孔,使孔底沉渣控制在现行规范要求以内。
　　3、预应力锚杆
　　（1）预应力锚杆布设，详见表1
　　（2）预应力锚杆施工工艺要求
　　①预应力锚杆参数
　　锚杆是一种受拉结构体系,其设计参数按其所用材料与其受力状况进行确定,详见表1。
　　②预应力锚杆施工技术要求
　　锚杆水平向孔距偏差≯50mm,垂直方向孔距误差≯100mm。锚杆孔深不应小于设计孔深,也不应大于设计长度的1%。
　　钻孔底部的偏斜尺寸不应大于锚杆的3%,可用钻孔测斜仪控制钻孔方向。
　　③预应力锚杆注浆技术要求
　　注浆浆液采用水灰比为0.4～0.5的水泥浆,水泥采用P.O32.5级普通硅酸盐水泥,必要时可加入一定量的外加剂和掺合料。
　　注浆采用二次注浆技术,第一次注浆后6～8h内通过注浆管进行二次劈裂注浆。
　　在注浆压力过高、注浆量达到设计要求的情况下可以停止注浆,注浆作业开始和中途停止时间较长,在作业时宜用水或稀浆冲洗注浆泵和注浆管道。
　　浆体硬化不能充满锚固体时应进行补浆,保证锚杆体质量。
　　④预应力锚杆张拉技术要求根据开挖时基坑的实测变形情况对预应力锚杆的张拉和锁定进行动态信息控制,锚杆的张拉与锁定符合以下要求:锚固段强度>18MPa并达到设计强度的90%后方可进行张拉工作;锚杆张拉顺序应考虑对邻近建筑物和锚杆的影响;预应力锚杆张拉至设计张拉值的0.9～1.0倍以后,再按要求进行锁定;锚杆张拉控制应力不应超过锚杆体强度值的0.85倍。
　　4、土钉墙支护
　　基坑西侧与北侧边坡开挖分2级进行,深度分别为5.0、9.5m。坡顶距开挖线外缘1.5m处布置摩擦锚杆1排,长度2.0m,间距1.5m。坡面布置支护土钉6排,水平间距2.0m,垂直间距1.5m,呈梅花形布置,倾角15°,孔径100mm,配筋采用φ16～22mm的HRB335型号钢筋制作。
　　(1)布筋网。分布筋φ8@150mm×150mm,加强筋φ12@1500mm×1500mm纵横布置。
　　(2)土钉墙设计参数。按照有关基坑支护规范和技术规程创建工程地质数值模型,利用理正软件对2个支护剖面的支护结构进行内部稳定性、外部整体稳定性、抗倾覆稳定性等进行数值模拟计算,综合确定支护土钉的设计参数。
　　(3)土钉成孔要求。采用锚杆机或人工洛阳铲成孔,成孔直径100mm,孔深宜大于设计孔深100mm,成孔角度13°～15°。土方开挖与支护分层分段进行,每层开挖深度≯1.7m,每段开挖长度≯25m。
　　(4)土钉制作安装要求。土钉配置钢筋采用直径φ12～28mm的HRB335型号钢筋制作,施工前现场取样进行材料复试检测。土钉杆体应沿土钉轴线方向每间隔2m设置一个居中支架,以保证土钉体质量,居中支架采用φ8mmR235型钢筋制作,并将用作居中支架的钢筋两段弯曲成弧形,与土钉钢筋有效焊接。
　　(5)注浆要求。根据本工程条件注浆采用水泥浆,水泥采用P.O32.5级普通硅酸盐水泥。水泥浆液水灰比为0.4～0.55。注浆应从孔底开始灌注,当孔口有浆液流出并加压稳定后,方可停止注浆。
　　(6)编扎钢筋网。钢筋网片采用φ8mm钢筋调直,按双向间距为150mm编扎。搭接长度≮200mm,或采用焊接,并随坡就平铺设。铺好后,应在其上面点焊,使土钉、钢筋网、加强筋连成一体。
　　(7)喷射混凝土面层。喷射混凝土的面层强度为C20,喷射混凝土采用P.O32.5级普通硅酸盐水泥。配合比一般采用水泥∶砂∶碎石质量比为1∶2∶2,水灰比为0.4～0.5,具体参数值由现场确定。喷射混凝土面层厚度100mm,分两层喷射。
　　(8)防排水措施。防排水对基坑安全非常重要,一旦有水侵入基坑周围,将改变坑壁地基土的力学性质及土的受力特征,基坑施工时要求截断所有通往基坑的水源。挂网喷护面层设置排水口,分别在4m和9m处设2排排水口。
　　三、施工中应急措施
　　考虑到基坑工程的特殊性,施工中要采取以下措施:
　　(1)保证坡面按设计放坡率放坡,禁止超挖,基坑开挖时分层分段进行,最下层土方开挖时要分段预留土墩,保证基坑安全;
　　(2)施工中加强基坑及周边环境变形观测工作,发现异常及时进行设计变更,以确保基坑安全。
　　四、结语
　　1、土方开挖与边坡支护同步进行,缩短了工期。
　　2、解决了场地狭小给施工带来的不利影响,并保证了相邻建筑的安全,基坑四周建筑物和地下各种管线安全无恙。
　　3、支护达到设计要求,基坑支护完成后,根据对基坑边壁几何尺寸进行的测定,边壁完全符合地下室墙体外墙模的要求。
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