复合喷锚技术在软土基坑中的应用

周 鹏

(鄂州职业大学 建筑工程学院,湖北 鄂州 436000)

复合喷锚技术在软土基坑中的应用

周 鹏

(鄂州职业大学 建筑工程学院,湖北 鄂州 436000)

对复合喷锚技术的作用机理、设计方法、施工方法进行了系统的论述,并将其理论计算方法、设计原理应用于工程实践,取得了良好的技术效果和显著的经济效益。

软土;基坑;复合喷锚技术;深层搅拌桩;锚杆

1 工程概况及地质条件

拟建的鹏程帝景园(住宅小区)由七栋6+1层住宅楼,二栋22层高层及地下满铺的3层裙房组成。高层住宅楼及高层下满铺的裙房均设一层地下室。该建筑采用框架结构,钻孔灌注桩基础,建筑物安全等级为二级。

拟建场地北高南低,西高东低,相对高差约1m。地貌单元属于长江Ⅰ级阶地。其地层及分布情况见表1。

表1 工程地质分层表

拟开挖基坑长117m,宽67m,周长370m,基坑面积约7000m2,基坑开挖深度4.4～5.2m。基坑运营时间为半年。

本工程基坑壁、基坑底各土层的基坑设计参数取值见表2。

基坑特点如下:

ⅰ.场区存有较厚的软～流塑状态的淤泥质土层。淤泥质粉质粘土层的工程性质极差,边坡支护受土质条件限制。

ⅱ.基坑东侧距已有建(构)筑物间距最小为19m;基坑其它各边距马路大于9m,边坡支护环境条件较宽松。

本工程边坡支护设计应着重于考虑淤泥质土的工程特性和场区环境条件。

表2 基坑设计参数

该基坑开挖4.4～5.2m,根据湖北省地方标准《深基坑工程技术规定》(DB42/159-1998)中的有关条款,结合基坑周边环境条件,确定本基坑安全等级为二级。

根据基坑的特点和岩土工程地质条件,结合武汉地区工程实践经验,采用深层搅拌桩与喷锚支护结构形式相结合[1],形成复合的喷锚支护型式。

2 复合喷锚支护结构计算

根据场区坏境条件、地层变化情况和边坡高度,边坡支护的计算设计如下。

2.1 深层搅拌桩竖向加固体设计

基坑内边设置 1排深层搅拌桩,桩径600mm,桩长从地表起算10.5～10.7m,控制基坑因边长较长而引起中部过大的变形,在沿基坑边长边的中部设置2排深层搅拌桩加固体,长度30m左右,深层搅拌桩相邻桩搭接200mm,喷灰量60kg/m,采用P32.5普通硅酸盐水泥,深层搅拌桩桩体内每1200mm插入1根φ48钢管,比搅拌桩长150mm,桩顶钢管用钢筋相连,喷C20混凝土150mm。

2.2 边坡支护结构设计

基坑边坡采用喷锚支护,取锚孔直径120mm。利用“天汉设计软件”电算。本文采用图1计算简图,电算成果详见表3、表5。

图1 计算简图

综合电算成果附后,HRB335级钢筋抗拉强度设计值 fy=300N/mm2,边坡设计计算成果汇总于表3。

基坑边坡设计考虑的坡顶超载值:西侧及南侧段KLABCD段为15kN/m3、其他为10kN/m3,坑边堆载不得超过设计考虑的坡顶超载且超载距坑边1m以外。

2.3 基坑突涌验算

场区地下水可分为两种类型:填土中的上层滞水和砂层中的孔隙承压水。

上层滞水主要赋存于上部杂填土层中,补给来源主要为大气降水及地表生活排水。由于场区上部填土厚度较小,水量不大,可通过疏排予以解决。故对基坑的影响不大。

孔隙承压水存在于下部砂层中,与长江水具有水力联系,勘察期间测得场区地下水混合水位在0.3～0.7m之间,承压水位埋深在2.8m左右,第3层淤泥质土和第4层淤泥质土夹粉土为相对隔水层,层底埋深最浅9.8m,基坑开挖5. 2m对基坑突涌进行验算:

该基坑开挖预计在12月份左右开挖,按枯水季节,承压水头在地表下 3.5m.计算,据DB42/159-1998标准公式:Hw·γw≤1/γty·D·γ (基本信息数据见表4)。

当基坑开挖5.2m时,γ=17.8kN/m3,Hw= 6.3m,D=4.6m,γw=10kN/m3

γty=1.30>1.2,故满足基坑抗突涌稳定性要求。

表3 边坡设计计算汇总表

表4 天汉软件喷锚支护与放坡基本输入信息(文本)项目名称:鹏程帝景园 计算剖面号:1-1 开挖深度:5安全等级:二级 重要性系数:1 土层信息共5层土层

注:无抗滑加固信息;按控制深度搜索最危圆弧;坡脚以下滑弧数:5;滑弧深度间距:1 m

表5 整体稳定性分析结果表

3 施工

3.1 深层搅拌桩的施工

本工程采用浆喷桩作为基坑支护竖向加强体,桩径600mm,桩长6.5～9.0m,搭接150mm,桩间距1050mm,空孔高度1.0～1.5m,桩中插1Φ48钢管,钢管壁厚不小于 2.5 mm,桩数共1057根。

ⅰ.施工准备:采用PH-5A型浆喷桩机一台,注浆泵一台。

ⅱ.材料:采用红榜P32.5水泥,每米水泥用量为60kg。

ⅲ.施工工艺:清障、平整场地→测放桩位→桩机对位→钻进→加浆→提钻→插管→移位。

ⅳ.施工质量

本工程浆喷桩1个月完成全部浆喷桩的施工,后经开挖检查,成桩质量较好。

3.2 喷锚网施工

浆喷桩施工完成后,根据浆喷桩施工养护的时间,28天后进行土方的开挖及喷锚网的施工。本工程喷锚网采用钢筋网,锚杆采用花管,全程注浆。

施工工艺流程:测量放线→开挖→修坡→初喷→打入花管→布钢筋网→复喷→养护→注浆→养护→开挖下一层。

布钢筋网:沿坡面布置的分布筋,沿锚杆布置纵横向的加强筋各1根,并与锚杆焊牢。

4 应用效果

4.1缩短了工期,土方施工与喷锚支护同时进行,基坑开挖到基底,支护到基底,土方开挖完成,垫层可浇注完成。

4.2支护效果良好,基坑完成后,主体结构封顶时,测得基坑坑顶的水平位移为27mm,符合规范的要求。目前,该楼已整体验收,居民已入住。

4.3取得了很好的经济效益。按此方法进行施工比通常的桩排支护施工,可节省造价约40%～50%。

[1]郑志文.广州市区珠江畔高地下水软土场区基坑支护[J].人民珠江,2003(3):20-23.

[2]华南理工大学.基础工程[M].北京:中国建筑工业出版社,2007:103-109.

[责任编辑:李靖颉]

Application of Composite Anchor-Shotcrete Supporting in Deep Excavation of Soft Soil

ZHOU Peng
(Architectural Engineering Department,Ezhou Polytechnic,Ezhou,436000,China)

The work mechanism,design method and the construction method are systematically expounded.By applying these methods in deep foundation pit engineering practice,good effects and economic benefit have been achieved.

soft soil;foundation pit;composite anchor-shotcrete;deep mixing;pile anchor-rod

book=2010,ebook=83

TU41

A

1671-5977(2010)02-0120-04

2010-03-14

周 鹏(1977-),女,湖北黄冈人,鄂州职业大学建筑工程学院讲师,主要从事土木工程研究。