关于深基坑支护技术应用的几点思考

袁敏 周杰

1 深基坑支护技术与土钉墙基坑支护技术

1.1 深基坑支护技术

基坑工程是一个古老而具有时代特点的土方工程课题,放坡开挖和简易木桩围护可以追溯到远古时代。为了保证建筑物的稳定性,建筑基础都必须满足地下埋深嵌固的要求。建筑高度越高,其埋置深度也就越深,对基坑工程的要求越来越高,随之出现的问题也越来越多,这给建筑施工,特别是城市中心区的建筑施工带来了较多困难,因此,深基坑支护技术应运而生。

深基坑支护工程的主要内容:1)岩土工程勘察与工程调查。2)支护结构设计。3)基坑开挖与支护的施工。4)地层位移预测与周边工程保护。5)施工现场量测与监控。

1.2 土钉墙基坑支护技术的特点

土钉墙基坑支护技术具有3大特点:1)土钉墙支护可与土体开挖流水施工,施工周期短。2)分层分段施工,充分发挥土体的自稳定作用,可在开挖后及时进行土体封闭,使边坡位移和变形得到约束限制。3)施工工艺简单,施工过程安全可靠,土钉的制作与成孔简单易行,可以根据现场监测的变形数据和特殊情况,及时进行设计变更。

1.3 土钉墙基坑支护技术的适用范围

土钉墙基坑支护技术适用于建筑边坡高度不大于15 m(软土基坑开挖深度不大于4 m),邻近无重要建筑物、构筑物、重要交通干线或重要管线,设计采用土钉墙支护的工程。

2 土钉墙基坑支护技术施工工艺

2.1 施工前的准备工作

土钉墙基坑支护施工前应认真学习相关标准、规范,熟悉设计图纸,了解地下障碍物、管线位置。根据设计图、施工合同及现场情况编写施工专项方案,必要时应由专家进行论证。同时准备好施工机具设备,并检查设备运转情况,确保能正常使用和做好材料进场的检验与混凝土、水泥浆的试配工作。

2.2 开挖修坡

土方应分层分段开挖,每层开挖深度一般为1 m～2 m,每段长度可取10 m～20 m。具体依据设计规定的分层深度和分段距离。应按作业顺序施工,上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后方可开挖下层土方。

2.3 初喷混凝土

喷混凝土应分段分片依次进行,同一段内喷射顺序应自下而上,段片之间,层与层之间做成45°角的斜面,以保证混凝土前后搭接牢固,并凝结成整体。喷射混凝土时,喷头与受喷面保持垂直,并保持0.6 m～1.0 m的距离;喷射手应控制好水灰比,保持喷射混凝土表面平整,湿润光泽,无干斑或滑移流淌现象。

2.4 成孔

土钉成孔采用锚杆工程钻机钻孔,钻进过程中严禁使用水钻,以防周边地质条件恶化,开孔时对准孔位徐徐钻进,待进尺达到一定深度且土层较稳定时,方可加速钻进,钻进过程中应随时检查钻头的磨损情况,防止成孔直径达不到设计要求。

2.5 安土钉、注浆、安连接件

1)安土钉。土钉钢筋采用螺纹钢,置入孔中前,应先设置定位支架,保证钢筋处于钻孔的中心部位,支架沿钉长的间距为2 m～3 m,支架的构造应不妨碍注浆时浆液的自由流动,支架材料为金属或塑料件(支架做法见图1)。2)注浆。土钉钢筋置入孔中后,可采用压力注浆,压力注浆采用二次注浆法:一次注浆导管应先插至距孔底250 mm～500 mm处,并在孔口设置止浆塞和排气孔,以低压(0.4 MPa～0.6 MPa)注浆,同时将导管以匀速缓慢撤出,导管的出浆口应始终处于孔中浆体的表面以下,保证孔中气体能全部逸出,导管离孔口0.5 m～1 m时改为高压(1 MPa～2 MPa)注满,并保持高压 3 min～5 min;二次注浆管采用φ 20花管,应先固定在土钉钢筋上与土钉钢筋同时置入孔中,待一次注浆完间歇24 h后进行二次注浆,压力控制在0.5 MPa～2.0 MPa。3)安连接件。土钉钢筋端部通过锁定筋与面层内的加强筋及钢筋网连接时,其相互之间应可靠焊牢。当采用钢管杆体时,钢管通过锁定筋与加强筋焊接。

2.6 编制钢筋网

钢筋网应在喷射一层混凝土后铺设,钢筋保护层厚度不小于20 mm,钢筋网应延伸至地表面,并伸出边坡线0.5 m。钢筋网片用焊接或绑扎而成,网格允许偏差为±10 mm。钢筋网铺设时每边的搭接长度应不小于一个网格边长或300 mm,如为单面搭接焊则焊长不小于网筋直径的10倍。

2.7 复喷混凝土面层

复喷混凝土面层应在经验收确认钢筋网敷设、连接均符合要求后,进行喷混凝土面层至设计厚度,其工艺要求与喷第一层混凝土的要求相同。

3 土钉墙基坑支护技术施工实证研究

绵阳市阳光水岸三期工程地下车库施工面积4 142 m2,基坑深11 m,四周均为建筑物,与最近的8号楼相距10.42 m,建筑物基础为混凝土条形基础,其余均为桩基础。基坑设计结合节约造价,根据周边环境合理设计。四周道路不能破坏,没有放坡距离。综合考虑上述因素决定采用土钉墙支护基坑技术,对8号楼混凝土条基处32 m范围内加强土钉长度,具体设计如下。

3.1 基坑周边环境

基坑南、西、北侧为原有建筑物,为桩基础,距基坑距离较大,附加荷载取20 kN/m2,基坑东侧8号楼为混凝土条基,距基坑10.85 m,附加荷载 140 kN/m2。

3.2 方案设计

1)8号楼对应基坑部位加强,基坑深11 m,放坡系数 0.1∶1,土钉布置如表1所示。

表1 土钉布置表(一)

2)其余三侧基坑11 m,放坡比例0.1∶1,土钉布置见表 2。

表2 土钉布置表(二)

3)混凝土配筋和面层混凝土及坡顶连梁。喷锚面层为φ 6.5@200×200,钢筋网横竖2φ 14压筋,混凝土厚度80 mm～100 mm,混凝土强度等级C20细石混凝土,水泥为P.O32.5R,砂为中砂,碎石为0.5 cm～1 cm,坡顶四周做2 m宽散水,反坡比0.02∶1,底连梁 500×300 混凝土梁,配筋 4φ 12,箍筋φ 6.5@200 mm。

4)沉降位移监测。基坑开挖,基坑四周要进行水平位移监测,对相邻建筑物进行沉降监测,做好记录向监理汇报监测数据。

5)排水系统。基坑上口设置一道挡水墙,砖砌120×240,基坑底侧设置排水沟,在适当的位置设置集水坑。

3.3 施工过程

按照上述土钉墙设计方案施工分五步,分段分步开挖进行土钉墙施工。第一步顺利完成,到施工第二步时8号楼和9号楼一侧土体开挖时,因下水管道有下水跑水现象,土体已达到饱和状态,有局部塌方现象,其余各侧完好,土体与地质报告相符,针对塌方现象,建设单位、监理单位、施工单位根据现场实际情况决定,8号楼和9号楼一侧改变支护形式,在第一步已完成土钉墙下面施工桩锚支护体系,为确保8号楼混凝土条形基础不产生沉降和位移,桩锚具体设计参数:桩型采用钻孔压浆桩。桩径 600、桩长16.5 m,主筋配筋12φ 22,连梁800×600,在连梁处设预应力锚杆,锚杆长20 m,孔径150 mm,自由段 5 m,锚固段 15 m,拉筋为2φ 15.2钢绞线,预应力值张拉锁定200 kN,基坑施工处于雨季,防止雨水冲刷桩间土,喷射混凝土面层厚度50 mm。经过桩锚施工,8号楼和14号楼一侧顺利完成支护,监测没有异常,其余三面土钉墙也按合同工期完工,得到建设单位和监理单位认可。

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