北京地区深基坑复合土钉墙锚杆支护桩关键技术研究与应用

2015-09-14 175 0

   [摘要]近年来,随着经济的发展,社会的进步,我国城市基本建设规模逐渐加大,高层建筑、地下建筑、隧道等工程大幅度增加。为了节约地上空间,节省土地,充分利用地下空间的深基坑工程随之增加,这使得深基坑工程施工问题在技术和经济上对整个建筑施工起着举足轻重的影响。
 
   深基坑工程支护技术是在深基坑施工过程中的辅助工程,支护技术已经取得了很多成功经验,但针对不同土质的工程性质及具体工程实践应用的深基坑支护问题仍是岩土工程所关注的问题。
 
   土壁的稳定,主要是由土体内摩擦阻力和粘结力来保持平衡的。基坑支护工程是一种特殊的工程构筑物,它具有复杂性、可变性和临时性的特点。无论采用何种支护结构,对支护结构的强度、嵌入深度、支护受力及构造都必须进行设计和详细计算,一定要做到结构可靠、经济合理,确保安全。
 
  一、概况
 
   拟建工程名称为北京大兴19#地,建设单位为北京绿地京城置业有限公司。本工程基坑属于深基坑,具有以下特点:
 
   ①基坑深度达16.0m,是名副其实的深基坑;
 
   ②基坑开挖面积大,平面面积约10000m2;
 
   ③周边条件相对复杂,基坑东南角为在建的俱乐部工程,东侧和南侧均有市政管线,西侧有一条河流通过,河边还有一条中水管线,基坑支护必须保证这些建筑物、构筑物和管线的安全,对基坑的稳定和位移控制要求很严;
 
   ④本工程地下3层,基坑施工工期长,工程还要经过雨季,同时存在这周边堆载、振动、施工不当等许多不利条件。针对本工程基坑的以上特点,对于大面基坑和与俱乐部相邻部分边坡,支护形式的选择是本项目研究的内容。
 
  二、复合土钉墙支护支护设计
 
   基坑设计深度16.0m,边坡放1:0.3的坡,沿基坑深度方向,设置土钉和预应力锚索11排,其中第3排、第7排为预应力锚索,其余各排为土钉,土钉为钻孔灌注钉,梅花形布置,水平间距为1.5m,竖直间距1.4m,第一排土钉距地面1.2m,见表6.1,每排土钉的端部之间通过加强筋相连,加强筋与土钉焊接在面层内钢筋网片外。面层采用φ6.5@150×150钢筋网,喷射混凝土,混凝土配比为水∶水泥∶砂∶石子=0.5∶1∶2∶2,厚度8cm。
 
  三、支护锚杆桩支护设计
 
   结合本工程的条件,对与俱乐部相邻处边坡的锚杆桩进行设计。
 
  1、参数选择
 
   (1)土的平均容重取=19kN/m3;
 
   (2)自俱乐部基坑底开始做桩,俱乐部地上5层地下1层,根据甲方提供的资料,其均布荷载取q=160kN/m2;
 
   (3)计算中略去土壤内聚力C,取内摩擦角φ=35;
 
   (4)基坑设计深度7.1m,第一次挖土深度H1=4.5m。
 
   (5)桩设计直径D=800mm,间距L=1500mm。
 
   (6)桩的砼标号采用C30。
 
   (7)锚杆倾角α=15°,钻孔孔径d=0.15m。第一层锚杆设在地面下0.5m深处,一桩一锚,即间距1500mm;第二层设在地面下4.0m深处,一桩一锚,即间距1500mm。
 
   (8)根据基坑情况,本基坑侧壁安全等级为一级,γ0=1.1。
 
   自俱乐部槽底标高(±0.00m下9.06m,绝对标高32.84m)下0.30m开始做桩,桩中心距结构外墙1400mm(肥槽1000mm),设计桩径Φ800mm,桩长10.5m,嵌入深度3.7m,桩距1.6m,桩身砼为C25,配筋12Φ25,见图5.8、图5.9。桩顶设一道帽梁,将护坡桩连接起来,其断面尺寸为800×500mm。锚杆设在标高32.34m处,孔径为150mm,倾角为15°,一桩一锚,锚杆长20.0m,锚筋为3×7Φ5钢绞线,设计抗拔力为258kN,张拉荷载230kN,锁定荷载为200kN。
 
   锚杆施工完一周后,按照设计荷载进行张拉,锁定在帽梁上。
 
   桩间土采用挂网喷射砼的方法进行处理。铅丝网用“T”形的Φ16长500mm的钢筋锚在土上,钢筋的间距为1000mm。
 
  四、主要创新点
 
   通过工程实施,本课题主要包括以下创新点:
 
   (1)在众多的深基坑支护的方法中,选择了合理、安全、经济的施工方案,对基坑支护进行了科学的设计,并采用安全合理的支护技术措施,确保以保证基坑开挖和基础施工能安全、顺利地进行,并不对周围的建筑物、道路和地下管线等产生危害。
 
   (2)通过精心设计和施工,确保16m深度基坑采用复合土钉墙支护安全可靠,达到了预期目的。虽然基坑深度超出《建筑基坑支护技术规程(JGJ120-1999)》中规定的土钉墙基坑支护深度不宜大于12m的要求,但经过工程实践的检验,基坑安全可靠,经济合理,满足主体结构施工要求。本课题提出采用预应力锚杆加土钉的复合土钉支护技术进行深基坑支护并给出了相关的设计计算方法。土钉与预应力锚杆的作用机理各不相同,承载效果也存在差别,而根据工程实际需要,将土钉与预应力锚杆进行有机整合优势互补,则能够取得更好的基坑支护效果。

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