摘要:文章以省会文化艺术中心—三馆项目建设为例,全面探析土钉墙基坑支护结构的应用条件和施工方法,为建筑行业的基坑施工提供可借鉴的实践经验。
1工程概况
省会文化艺术中心—三馆项目由图书馆、群众艺术馆与美术馆组成,整个场地范围内为地下二层整体地下车库,基坑开挖按一个整体基坑考虑,基坑开挖范围261m×235m;自然地表绝对标高约27.600m~28.350m(±0.000绝对标高27.800m),基底绝对标高按13.800m(相对标高-14.000m),局部能源中心基底绝对标高按11.800m(相对标高-16.000m)。
2工程地质条件
勘区地层上部以黄河、小清河冲积成因的粘性土、粉土为主,下部为山前冲洪积成因的粘性土夹砂土及卵石土等。下伏燕山期辉长岩侵入体。钻探深度范围内地层可分为12层,与支护结构有关的地层自上而下可分为5层,分述如下:
2.1填土(Q42ml):分布于场地表层,主要为杂填土(①层)及素填土(①1层)。①杂填土:杂色,松散,成份不均一,主要由砖块、灰渣、碎石等建筑垃圾及少量生活垃圾组成,分布在场地表层。①1素填土:黄褐色,可塑,湿,含少量植物根系、砖屑、灰渣,土质较均匀,分布较普遍。层厚:0.20~5.70米,层底标高:21.28~26.30米。
2.2粉质粘土(Q4al):褐黄色,可塑,湿。含铁锰氧化物,零星砂粒。局部夹粉土薄层。层厚:0.50~6.50米,层底深度:1.90~9.50米,层底标高:19.26~24.39米。
2.3粉土(Q4al):褐黄~灰黄色,中密,湿,含氧化铁斑点,摇振反应迅速,刀切面粗糙。该层在场地内分布连续、较普遍。该层底部局部地段分布有③1中粗砂和③2圆砾透镜体。层厚:0.50~4.60米,层底深度:4.20~11.30米,层底标高:17.85~21.79米。
2.4粉质粘土(Q4al):灰黄、褐黄色,可塑,湿,含铁锰氧化物,少量姜石。在该层底部普遍分布有④1粉质粘土混姜石,该层中部或底部局部地段为④2粗砂、④3圆砾呈薄夹层或条带状分布。
2.5粉质粘土(Q3al+pl):浅棕黄色,可塑,局部为硬塑,湿,含铁锰氧化物,少量姜石、砂粒,局部地段姜石含量达10%~30%,局部地段粘粒含量较多为粘土。层厚:6.30~19.40米,层底深度:18.00~31.50米,层底标高:-4.07~8.93米。
3土钉墙设计
本工程基坑支护安全等级为一级,基坑侧壁重要性系数取1.1,按临时性边坡考虑,基坑支护体系使用期限最多6个月。边坡采用两道预应力锚杆加腰梁进行支护,形成预应力锚杆加土钉形成的复合支护体系。
4地下水控制
根据土层地质条件,本基坑工程采用基坑周边降水井加基坑中疏干井降水,井水经基坑周边的排水管道汇集后排入腊山河。在坡顶设置截水台,防止雨水或地表水流入基坑内。坡面设置泄水孔,泄水孔纵横间距为1.5~5.0m,坡面渗水量大时取小值。
5土钉墙施工
5.1土钉(杆体)制作及置放土钉(杆体)制作时应比设计长出1.0~1.5m,骨架间距1.5~2.0m,钢绞线用铁丝均匀捆于骨架周围,二次注浆管固定于定位骨架中心,在锚索自由段,钢绞线上满涂黄油,以塑料套管包裹,以保证钢绞线与水泥浆体脱开。在制作好的杆体及二次注浆管缓慢施入锚索孔内。
5.2二次高压注浆一次注浆完成2.0~3.0h后,用止浆袋将孔口封堵密实,进行二次高压注浆,注浆压力保持2.5MPa,一次和二次注浆水泥用量总和不得低于50kg/m。
5.3锚索验收及张拉锁定本工程锚索验收根据规范验收数量不小于锚索总数的5%。预埋件、腰梁安装完毕和锚固体强度达14MPa时,对锚杆进行张拉、锁定。参照《建筑深基坑支护技术规范》以及《土层锚杆设计与施工规范》进行验收。最大检验加荷为锚索设计轴向拉力的1.2倍,其初始荷载取锚索设计轴向接力的0.1倍,然后按0.25倍,0.50倍,0.75倍,1.00倍,1.20倍分级加载,各级观测时间除最大级别1.2倍15分钟外,其余各级均为5分钟。每次测得三次锚头位移量。检验设备采用YCW-100穿心千斤顶电动油泵加载,通过油泵上油表控制加荷吨位,通过量测千斤顶活塞出露量与整体下沉量来求得锚杆拔出量。锚索验收合格后可对每根锚索逐根予以锁定,锁定荷载20KN,锚索张位采用1000KN级穿心千斤顶,张拉设备在锚索验收前须经计量部门进行标定,以标定参数作为现场张拉的依据。
5.4锚索试验在锚索养护7天后进行拉拔力检验。由于养护期未达到14天,养护7天的强度仅达到设计值的70%,故检验时按70%的设计承载力乘以1.2倍进行检验,检验方法参考《建筑深基坑技术规范》,根据检验情况及时发现可能存在的缺陷,以利于及时对设计施工进行调整,锚索随机抽取7根进行抗拔力检验。
5.5坡面锚喷砼基坑喷锚支护面板厚度为80mm,土方开挖并修整坡面后立即喷射第一层砼厚40mm,挂网后再喷射砼厚40mm,土钉墙面层砼强度等级为C20。网筋采用Ф6.5钢筋,网度为200*200,加强筋2Ф20。
①喷射砼选用425#普通硅酸盐水泥、干净的中砂、粒径5-10mm的碎石。②混合料根据质检部门所确定的配合比拌制。③面层钢筋网ф6.5@200*200,喷射C20砼,砼面层厚80mm。④面层沿边坡走向每25米需设置伸缩缝,缝宽20mm,缝内用沥青麻筋填塞,伸缩缝间距可根据实际情况进行调整,并在伸缩缝两侧采用两排植筋,植筋沿桩身自上而下间距为500mm,其余参数与面层钢筋网固定植筋相同;将面层钢筋网与桩身拉结。
6应急预案
边坡失稳、坍塌应急措施:
①观测到基坑失稳时立即停止施工,所有人员撤离基坑;
②项目总工组织现场安全员、施工员,检查基坑周圈的电讯和供水等管线;
③生产经理指挥施工人员及时清理临近基坑的堆放物;
④项目部及时向业主、监理报备基坑失稳或坍塌情况,设计人员亲自实地勘察,分析基坑变形失稳的原因,制订处理变形的措施;处理过程中每4小时观测基坑一次,直到变形稳定为止。
⑤坍塌事故发生后,现场保卫组必须要做好警戒工作,凡是坍塌所影响的范围均要设专人看护,除救援人员以外,所有无关人等禁止入内,严防二次伤害事故发生;
⑥组织救援时,要采取以人为本的方针,要不惜一切代价先救人;抢救人的过程中,要先移开有可能引起二次滑动或坍塌的材料、设备等物体,避免在救人时的二次事故造成的二次伤害;
⑦在基坑坍塌稳定后,疏散基坑内人员时,先稳定人员情绪,维护好现场秩序,以班组为单位有序撤离;避免拥挤,造成通道坍塌或人员踩伤等事故;
⑧在处理措施未完成前,除相关施工人员以外,其余无关人等禁止入坑;项目总工与技术质量部负责人现场值班,项目经理监督现场执行情况,并保持与有关单位的有效联系,直到处理完毕,支护变形稳定后,经总监、支护设计负责人验收确认后方可恢复施工。
7结语
本工程的基坑支护工程已完工并实施了回填,从施工效果来看,施工过程中未出现边坡失稳或坍塌情况发生,临近基坑的道路、管线等均未出现异常和安全事故,达到了支护预期效果。
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