摘要:深基坑支护施工在确保建筑工程施工质量的同时,还提高了整个建筑结构的稳定性,使建筑工程的施工质量满足了工程设计的相关要求。本文结合工程实例,对该深基坑支护工程中采用的桩锚和复合土钉墙技术时的支护设计方案、施工技术及沉降监测等方面进行探讨。
1工程概况
某工程总建筑面积12800平方米,地下二层,地上十层,建筑总高度50.2m,层高4.7m,基坑开挖深度为9.2m,建筑结构属于框剪结构。然而,在对高建筑工程进行施工之前,施工单位为了保障建筑工程的施工质量,技术人员首先要对该工程施工的地质情况进行相应的勘查,从而根据建筑工程的地质情况和水文地质,来对其施工方法进行相应的选取。而在基坑支护工程施工的过程中,由于该建筑工程的施工土质中分布得较多的粗粒花岗岩和残积土,这就对整个基坑工程的稳定性和可靠性有着严重的影响,而且在该建筑工程的周围,也存在着许多的管道系统,因此为了保障该建筑项目深基坑工程可以顺利的完成,我们就要根据工程施的实际情况,采用相关基坑支护施工技术来对其进行处理,以确保基坑工程的施工质量。
2基坑支护方案的设计
2.1方案的选取
在建筑工程施工的过程中,对深基坑支护结构安全等级的综合确定有着十分重要的意义,它不仅使得深基坑结构的稳定性得到有效的保障,还满足了人们对建筑结构质量施工的相关要求。而且在该建筑基坑工程施工中,由于其周围埋藏着许多的市政管道系统,而且其地下水位也比较好,因此我们在对其进行基坑结构进行施工的过程中,就要根据该建筑工程施工的实际情况和相关要求,来对其支护方案进行选择。其中因为深基坑支护结构的施工情况比较的复杂,所以我们在对其进行施工时,就将桩锚和复合土钉墙基坑支护技术应用到其中,进而使得建筑工程的安全等级和稳定性得到进一步的提高。
2.2复合土钉墙设计
基坑北边采用复合土钉墙支护形式,土钉墙适当放坡,坡角取78°,土钉采用二级钢,土钉下倾角取20°,土钉的长度为8~12m,土钉钻孔直径取120mm.土钉间距取1300mm×1300mm,土钉的抗拔承载力设计值取80~130kN。预应力锚索采用3x7Φ5钢绞线,钢绞线强度设计值为1220MPa,下倾角取20°,锚索的长度为15~16m,钻孔直径取150mm,锚索间距取2600mm×2600mm,抗拔承载力设计值取200kN。
对于复合土钉墙设计,需要特别注意的一点是关于土钉设计长度的确定。原规程根据郎肯土压力三角形分布理论。越接近基坑底部的单根土钉受到的土压力越大,土钉的长度越长,但实际工程中,土钉墙底部的土钉往往不能充分发挥出其极限承载力,因此,在新规程中,考虑了土压力重分布的规律,增加了土钉轴向拉力调整系数,使土钉的受力更接近实际情况。
2.3复合桩锚支护设计
基坑东、南、西三边采用复合桩锚支护结构,采用多支点弹性支点法计算,桩锚支护的桩径采用1.2m,桩间距1.5m,桩底入基坑底部4~5m;预应力锚索采用一桩一锚,上下共两道锚索,采用3×7ф5钢绞线,锚索的抗拔承载力设计值为330kN,锚索间通过腰梁连接。考虑到基坑的南边离现有建筑物只有3.6m,且现有建筑物是采用浅基础的带一层地下室的框架结构,在确定第一排锚索的高度和角度时需确保锚索与原有建筑物的浅基础之间保持一定的安全距离,因此第一排锚索离自然地面的高度确定为4m,下倾角采用30°。而基坑的东面和西面则无需考虑该因素,第一排锚索高度确定为2.5m,下倾角采用20°。
对于桩锚支护,设计的要点在于根据基坑的深度,合理调整桩的嵌固深度、锚索的排数、各排锚索的竖向间距这几项重要参数,以确保支护桩的弯矩沿桩长均匀分布闷。除此之外,还应合理确定锚索的预拉力值,如过小,则基坑顶的水平位移值难以控制,如过大,须增大锚固段长度,则不经济。对于该工程,由于已有建筑物的浅基础离基坑距离较近,还应按照规范的要求,在计算时充分考虑该浅基础的竖向附加压力对支护结构造成的侧压力。
3复合土钉墙支护施工
3.1土钉墙施工工艺:分段开挖修坡→打入钢管式土钉→注浆→坡面挂网焊接压筋→喷射混凝土→二次注浆→进入下一循环。
3.2深层搅拌桩施工
在施工之前,要严格根据施工图纸进行搅拌桩定位。采用控制水泥总量,应进行多次喷浆,达到四搅四喷的要求。在正式施工前进行试桩,对不同土层搅拌机下沉速及电机电流反映进行详细记录,由此可确定桩端进入下卧粘土层,起到止水作用。
3.3土方开挖及支护
①土方开挖。为确保土钉墙支护每个开挖层段的整体稳定性,决定土方开挖时进行分层分段开挖。在进行清理场地中,将施工场地平整到设计标高,在搅拌桩施工后,第一层开挖深度不超过1.2m,以下每层土方开挖到与下一层土钉相符,超挖深度不超过0.3m。每开挖一层土方,立即施工土钉,土钉锁定后,方可开挖下层土方。
②锚杆施工。成孔:采用工程钻机成孔,成孔直径为110mm,钻进过程中尽量减少对孔壁的扰动,以防止塌孔。清孔:用清水清孔或压缩空气清孔。下锚:将预制好的钢筋顺直插入孔内,如下锚插入深度达不到成孔深度,说明孔壁已坍塌,应重新清孔下锚。如砂层厚度较厚,成孔困难,采用打入式钢花管代替。注浆:注浆前先清孔排除孔底残渣。浆液采用32.5R普硅酸岩水泥配制,加入水泥重0.3%的早强剂,水灰比0.45~0.5,注浆压力0.3~0.5MPa,孔口部位设置止浆塞和排气管,注浆管逐步向外拔至孔口,等排气孔停止排气且孔口溢出水泥浆时停止注浆。
③挂网喷砼。挂网喷砼钢筋采用8@200×200,加强筋采用4条水平及竖向16钢筋。锚头的固定必须采用焊接的方式连结可靠。喷射砼采用C20细石砼,分两次喷射,自上而下进行,待第一层终凝后再喷第二层。
4移位、沉降监测
4.1墙顶监测。为保证基坑开挖过程中的安全,对土钉墙边的监测是非常必要的。本工程的围护墙顶观测位移警戒值是25-30㎜。
4.2变形观测布置。①基本工作点位于最深2倍范围之外的稳定安全地带,进行水平观测时,每边应大于3点,其型式采用300×300×1000mm的现浇混凝土,顶部插入Φ20的钢筋;并且兼做沉降观测工作基点。②观测点设置。设置墙顶位移观测点8组,在阳角和较深基坑边沿进行适当加密。观测点形式采用200×200×500mm现浇混凝土,顶部插入Φ20短钢筋。依据基本点位置统一刻痕,作为变形观测标志。
4.3观测时间与场地观测
基坑开挖每一步都应作基坑变形观测。观测时间间隔每周一次,必要时可连续观测,基坑开挖完7天后,可由每天一次到3天一次,15天后每周观测一次。施工前对原场地进行全面调查,确定是否存在原始裂缝及异常,并作记录、照相存档。每次观测结果详细记入汇总表并绘制沉降与位移曲线。
5结语
本工程基坑自开挖完成后,经过了多次的大暴雨考验,基坑仍然处于稳定状态,未出现大的险情,证明该深基坑工程采用桩锚和复合土钉墙支护方案是可行。通过大量工程表明,在土质条件较差的场地,采用复合土钉墙支护不仅节省造价,而且变形值远远小于土钉墙,确保基坑正常使用的要求,对同类型基坑支护设计有一定的参考作用。
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