西部探矿工程
seriesNo.124
WEST-CHINAEXPLORATIONENGINEERINGAu.2006g
=====================================================文章编号:()1004-5716200608-0027-03
中图分类号:TU942 文献标识码:B
长沙某商业广场超深基坑支护分析
伍树峰1,吴启红2
(湖南省地质矿产局4湖南长沙4中南大学地学与环境工程学院,湖南长沙4)1.02队,10083;2.10083
摘 要:以长沙某商业广场超深基坑支护为例,根据基坑周边环境,综合考虑多方因素后,选择采用土钉墙支护形式,使用加长土钉,并对其施加预紧力,降低了工程造价,并保证了基坑支护系统的安全可靠性。着重介绍了土钉墙的设计和以及对基坑边上一排水箱涵的加固处理,对类似超深基坑开挖支护设计与施工具有一定的借鉴作用。施工工艺,
关键词:超深基坑;支护;土钉;设计;施工
20世纪90年代以来在国内许多 土钉墙基坑支护技术,
城市的工程建设中得到了应用推广。它是由加筋土和锚杆技在主动土体内设置一定长度和密度的土钉体,使术发展而来,
其与主动土体共同作用,以弥补土体自身强度的不足,并在坡以限制土体面上制作与土钉连成一体的钢筋网喷射硅面板,
1]
。土钉支护变形的发展,增强边坡主动土体自身的稳定性[
不仅有效地提高了土体整体强度,而且弥补了土体抗拉、抗剪显著地提高了边坡抗变形和抗破坏的能力,并强底低的弱点,
且一旦出现破坏、塌滑时,主体也不会发生突发性滑动坍塌,为抢救和补强赢得了时间,减少了施工中的风险,提高了安全度。1
工程概况
南靠一百货大某商业广场基坑位于长沙市一立交桥北端,
楼,东邻城市主干道,场地原为多层民房,拆除后场地标高为除东向及东北角少部分地段较高以外,基本平61.15～68.60m,
2
整。工程拟建建筑物占地面积1,地下3层,半地下2层,0334m
图1 基坑支护平面示意图表1
地层人工填土①粉质粘土②砂卵石③粉质粘土④强风化泥质
粉砂岩⑤中风化泥质粉砂岩⑥
土层厚度h(m)1.9～2.60.6～2.62.1～4.03.3～5.01.5～2.810.0～15.0
地层力学性质指标表
天然密凝聚力锚固体的土层
内摩擦
度 粘结强度τc角()º3())(/kPakPakNm)(18.419.521.019.922.023.0
15.020.05.02040100
14.013.032.09.725.035.0
15.055.090.050.0100.0240.0
基坑底标高为-1相对于绝对标±0.000标高为67.80m,9.80m(,基坑开挖深度1高48.00m)3.80～19.80m。场地位于湘江右岸Ⅲ级阶地。详见图1。
2工程地质及水文地质条件2.1
工程地质条件
拟建场区范围内所分布的地层结根据岩土工程勘察报告,
构简单,自上而下依次为人工填土、粉质粘土、砂卵石、粉质粘土、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩、微风化泥质粉砂岩,其具体分层及力学性质见表1。2.2 水文地质条件
按地下水埋藏条件,场地地下水类型为上层根据勘察报告,
滞水及潜水,上层滞水赋存于杂填土①中,水位埋深为现地坪以下1.主要接受大气降水的补给,水量不大,受季节变10～2.60m,枯水季节水量小;潜水赋存于砂卵石③中,微承压,化影响较大,
水位埋深在现地坪以下4.主要接受地下水侧向补50～8.50m,为场区主要含水层,但含3给,0%左右粘性土。
根据室内试验,拟建场地地下水对砼结构不具腐蚀性。33.1
施工方案的确定工程特点
注:锚固体的土层粘结强度τ取值根据本地区经验选取。
)该基坑位于市区繁华街区,有较多城市管线及人防工程,1 (
尤其是基坑西边的南端有一排水涵管,施工时须保证其安全使用;
)该基坑靠近城市主干道,车流量大,对基坑周边有较大的2 (
且场地狭小,不能采取大放坡开挖,这些不利因素振动荷载影响,
28
的影响对施工安全、质量的控制带来较大的难度;
西 部 探 矿 工 程
Au.2006g
No.8
=====================================================表3 BCDE段、FGA段土钉设计参数
排号第一排第二排第三排第四排第五排第六排第七排第八排
排距(mm)20001500150015001500150015001500
间距(mm)15001500150015001500150015001500
土钉孔径土钉长度水平角度土钉钢筋(mm)1301301301301301304040
(m)1416141212101.51.5
()º1515151212121212
(m)1#281#281#281#251#251#251#201#20
()该基坑开挖深度最高达1须严格控制其变形,为39.80m,设计的重点;
()在繁华街区施工,施工技术及设备应在不影响进度的条4
件下,考虑低噪音和安全及环保问题。3.2
深基坑止水方案确定
基坑开挖范围内由于开挖揭露到了砂卵石③,会遇到地下水,但由于该层含粘粒较多,含水量不大,对该层设计采用超前钢花管注浆,形成类似于竖向止水帷幕的结石体。基坑内排水可采用明沟集水井及时抽排即可。.3
深基坑支护方案确定[
2]
基于本工程所处周边环境复杂、基坑开挖较深、场地狭窄等特点,设计人员既要因地制宜考虑基坑边壁周围道路、地下管网等设施及周边建筑物的安全,严格控制基坑的变形,保证基坑及后续基础工程顺利施工,
又要从工期、材料、设备、人工以及环境保护等综合因素的实际出发,满足施工进度的要求,同时还须考虑支护结构造价的合理性,经过多方案综合考虑和反复比较:该基坑距周边建筑物及城市主干道较近,
为确保安全,控制基坑变形,采用施加预紧力的土钉和平常土钉的改良土钉墙支护形式,即对基坑前三排施加预紧力35kN,这样降低了工程造价,并保证了基坑支护系统的安全可靠性。.4 支护设计参数
.4.1 土钉墙设计参数[3～4
]
用中国建筑科学研究院地基所《基坑与边坡支护结构设计软件》RSD(V3.0)进行计算:土钉墙放坡1:0.2,进入强风化泥质粉砂岩后为1:0.1;
其余参见各段具体设计。(1)基坑深13.8m(AB段)
土钉墙设计:最后一排为简易土钉,
基本进入中风化岩层,较为稳定,其作用为方便挂网喷射混凝土,设计参数详见表2。
表2 AB段土钉设计参数
排号排距间距土钉孔径土钉长度水平角度土钉钢筋(mm)(mm)(mm)(m)(º)(m)第一排2000150013012151#28第二排1500150013014151#28第三排1500150013014151#28第四排1500150013012151#25第五排1500150013012151#25第六排1500150013010151#25第七排1500150013010151#25第八排
1500
1500
40
1.5
15
1#20
(
2)基坑深13.8m(BCDE段、FGA段)土钉墙设计:最后两排为简易土钉,已进入中风化岩层,较为稳定,其作用为方便挂网喷射混凝土,设计参数详见表3。
(3)基坑深16.8m和19.8m(EF段南端、EF段北端)土钉墙设计:设计参数详见表4。 土钉水泥浆体强度:20MPa;土钉水泥浆配比:W/C=0.45;喷射砼:设计强度C20;水泥:砂:碎石:速凝剂=1:2:2:.03(重量比),喷射厚度100mm;钢筋网:#6@2
50×250,加强筋#14@1500×1500,保护层为30～50mm。
.4.2 排水箱涵的处理
(1
)箱涵外侧(基坑侧)土方采取人工取土挖除,挖掘至箱涵底部,靠箱涵外侧形成宽超过1.5m的卸荷平台。(2
)在箱涵管底部水平设置一排土钉,结构与设计图第一排土钉相同(土钉长度12m,孔径D:130mm、孔距@1200mm、#28、槽钢18b
)。(3)卸荷平台上方浇捣厚200mm钢筋混凝土板(C20),内含双向双层#6@#6@250×250钢筋,加强筋#1
6@600mm要与土钉拉杆头焊接牢固。钢筋混凝土板上浇C20素混凝土。
表4 EF段南端、EF段北端土钉设计参数
排号
排距
间距土钉孔径土钉长度水平角度土钉钢筋
(mm)(mm)((槽钢mm)
mm)(º)(mm)斜坡第一排2000150013012151#25无第二排1500150013016151#28有第三排
1500
150013014151#28有基坑第一排1500150013016121#28有第二排1500150013016121#28有第三排1500150013016121#25有第四排1500150013014121#25有第五排1500150013012121#25无第六排1500150013010121#25无第七排150015001309121#25无第八排15001500401.5121#20无第九排
1500
1500
40
1.5
12
1#20
无
土钉支护施工.1
施工顺序
施工放样$土方开挖(1层)$钻孔$清孔$土钉制安$注
浆$挂钢筋网片$喷C20混凝土面层$混凝土养护$锁定并施
加预紧力$下一层土方开挖$重复以上工艺,直至接近砂卵石层$超前钢花管注浆$重复以上工艺,
直至最后完工。(1
)土方开挖:开挖必须和支护施工密切配合,基坑土方开挖采用挖掘机自上而下分段进行,以每层土钉为一层,开挖厚度.2～1.5m,每段长度由现场情况确定,超挖深度%300mm,坑底0cm由人工清除,
在机械开挖后辅以人工修整坡面,喷射混凝土前清除坡面虚土,以确保喷射混凝土质量,坡面平整度的允许偏差为±20mm;
(2
)成孔方式:钻孔采用钻杆与套管同步钻进,清水洗孔。成33331440132006年 第8期
伍树峰,吴启红:长沙某商业广场超深基坑支护分析
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土钉而层背部每隔1.(7)5～2.0m插入长600mm直径为
插入土层4管48mm的排水管作为支护土坡内部排水措施,0cm,
内填滤水材料。地面和坑底布置3壁带孔,00mm×300mm的明沟排水,基坑外地面浇筑水泥砂浆,并向排水沟方向设不小于作为地表排水和基坑排水措施,并确保坡角和坡面无6%的斜坡,
积水及边坡土体的稳定性;
)施工现场作好严密的监控控制,并按有关安全操作规范(8
施工,做好安全防护措施。5
位移观测
=====================================================孔前,应进行定位和编号,成孔过程中对土性、成孔及清孔质量进行检查和记录;
)安放锚钉:按设计要求截取钢筋,其长度应比设计孔深长(3
装上对中用定位钢筋,定位支架间距煞钢筋推送前再次150mm,
确认后将钢筋沿孔推入孔底。推检查孔内是否存有杂物和泥浆,
送过程中不应转动钢筋,防止定位支架破坏孔壁;同时要防止强行推送,以免钢筋头部插入土体中。如钢筋无法到达孔底,则应修孔后再推送,推送完成后应检查排气管、注浆管是将钢筋拔出,否畅通;
(4
)注浆:采用底部注浆方式,注浆前在孔口处设置止浆塞并旋紧,使其与孔壁紧密贴合,并通过止浆塞将注浆管插入注浆口,深入至离孔底200～500mm处。采用水泥净浆,强度为20MPa,水灰比0.5,掺加早强剂以保证土钉体的早期强度,注浆时浆液应采用搅拌机搅拌均匀,保持注浆压力在0.4～0.8MPa,注浆量0L/m。第一排土钉注浆压力不宜大于0.4MPa,以防止地而隆起。注浆管连接注浆泵,边注浆边向孔口方向拔管,直至注满为止;
(5)挂网片:将钢筋网#6@250×250沿围护壁铺放,加强筋加强筋#14@1500×1500在土钉位置双向布设,土钉及加强钢筋采用焊接连接,钢筋网采用铁丝绑扎,用U型短钉固定在坑壁
上,
每平方米不少于4个;(6)喷射C20混凝土:喷射混凝土应分段进行,同一段喷射顺序自上而下,每次喷厚40mm,喷射混凝土时喷头与坑壁应保持垂直,距离以0.8m为好。混凝土石子粒径5～10mm,最大粒径&12mm,掺5%的速凝剂,如有渗水,可适当加大速凝剂掺量,喷射混凝土终凝2h后,应喷水连续养护5～6h或喷涂养护剂;(7
)锁定及施加预紧力:土钉钢筋头部加工螺纹,通过螺母、垫板施加预紧力35kN(用力矩扳手加力);土钉钢筋通过井字型钢筋,使钢筋网片、土钉连成整体。焊接采用满焊,严格按规范要求进行;
(8)超前钢花管注浆:用2.75mm厚的#40钢管加工注浆钢花管,具体做法:钢管头部加工成锥形,以利于打入砂卵石层,在钢管中间2m范围内钻4～5mm孔眼,成梅花型均匀分布,数量0个左右,钢管端部要焊接螺纹接头,长为60mm,以便与注浆管连接。用锤击或冲击锤方法把钢管成45º打入砂卵层。注浆时应注意浆液灌浆量(根据以往经验,每根钢管注浆用水泥量约00kg
),调控注浆压力。.2注意事项[5
]
(1
)基坑严禁超挖,若基坑边坡暴露后,应及时进行支护;(2)施工期间,在距基坑开挖线3～4m范围内不得堆放重物(荷载’15kPa
)或有振动性的机械而影响边坡稳定;(3
)注浆必须达到设计要求,一旦出现注浆量达不到设计要求时,就发生返浆现象,需间隔一段时间,进行一次注浆;(4
)喷射混凝土施工在每一施工层、段的连接处,将接缝处的泥土清洗干净,确保搭接良好,不产生渗水现象;(5)钢筋网喷射混凝土面层向上翻过边坡顶部0.5m,
厚0mm以形成护坡顶,向下伸至基坑底以下25cm,
形成护脚;(6)周边按井距12～15m布设降水井,一个大井(钢筋笼井)与一个小井(无缝钢管井)相间排列;坑中布设9个降水小井,降水井布置离基坑顶边线0.5m,
降水井抽出的水用镀锌钢管排水;(1)测点布置:基坑开挖前在距基坑周边不小于2H(H为基
坑深度)
处布置2个监测基准点;每栋邻近建筑物上布置2～3个监测点;围墙每隔20m设1个沉降监测点,每隔30m设1个水平位移监测点;基坑边坡上每隔15～30m设置1个沉降监测点、
沿基坑四周坡顶及坡腰处各设置1排水平位移监测点;
(2
)观测方法:基坑开挖前对监测点及基准点进行2次测量,以获得准确的初始值,基坑开挖及支护施工期间每天监测1次;当监测结果变化速率较大时则每天监测2次;当有事故征兆时应连续监测。支护施工结束后,地下结构工程施工期间每周监测1次直至基坑回填土结束;
(3
)观测结果分析:在整个基坑开挖过程中,我们在基坑东、西侧的建筑物基坑中共设置了12个位移观测点和24个沉降观测点,另在基坑四周边坡共设置20个位移和沉降观测点,测得最大垂直位移为20.6mm,水平位移为19mm。至2005年7月底,地下室结构已施工完毕,基坑土方回填也已完成,基坑边坡及周围建筑物的水平位移及沉降均很稳定,土钉墙支护达到了预期的设计意图。6
结论
(1
)在超深基坑支护中,采用土钉支护技术显示了其支护速度快、
安全性高的特点,同其它支护类型相比,造价最低。水平位移监测结果表明累计水平位移最大值为68mm,不超过规程允许值,
说明本次支护是成功的;(2
)具体工程中应根据基坑周边环境不同,结合自身的工程经验采用不同支护参数,因地制宜,可以有效减少工程造价及节约基坑支护空间;
(3
)土钉施工是关键,应保证注浆质量,同时预紧对减少位移有利;
(4)施工中应建立健全监测制度,对土钉支护实施信息化施工,随时提供有关支护和土体变形信息,以便及时掌握,调整施工顺序,
确保工程安全施工;(5
)土钉支护施工要做到分层分段开挖,及时支护,严禁超挖。基坑水平位移随施工日期的延续而增加,
土体一开挖,位移增幅较明显,基坑开挖完成后逐渐趋于稳定,但仍有增加。
参考文献:
[1] 赵志缙.
简明深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.
[2] 秦四清.深基坑工程工程优化设计[M].北京:地震出版社,1998.[3] 建筑基坑技术规程(
JGJl20-99)[S].1999.[4] 彭振斌.
深基坑开挖与支护工程设计计算与施工[M].武汉:中国地质大学出版社,1997.
[5] 陈忠汉.
深基坑工程[M].北京:机械工业出版社,2002.42144
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