新泰盛世佳苑擺噴帷幕止水與樁錨支護應用實例

劉作昌,高立明,楊輝廷,胡文壽

(1.中化地質礦山總局泰安地質勘查院,山東泰安 271000;2.中材地質工程勘查研究院,北京 100102;3.中國建筑材料工業地質勘查中心陜西總隊,陜西西安 710003)

新泰盛世佳苑擺噴帷幕止水與樁錨支護應用實例

劉作昌1,高立明2,楊輝廷2,胡文壽3

(1.中化地質礦山總局泰安地質勘查院,山東泰安 271000;2.中材地質工程勘查研究院,北京 100102;3.中國建筑材料工業地質勘查中心陜西總隊,陜西西安 710003)

深基坑支護技術在我國日臻完善。通過新泰市盛世佳苑深基坑工程實例,介紹了高壓擺噴帷幕止水、排樁圍護、錨索等聯合支護的設計方法及施工技術措施,為該地區類似工程地質條件下深基坑工程支護的設計、施工積累了寶貴經驗。

深基坑;隔水帷幕;排樁;錨索

深基坑支護要求確保邊坡穩定、基坑內作業安全,滿足變形控制保證基坑周圍建筑物、地下管線、道路等的安全。近年來,隨著城市的發展,深基坑工程大量出現,支護技術日臻完善,方法也多種多樣,如水泥土圍護、排樁圍護、地下連續墻、土釘墻及支錨工程等,它們可單獨使用也可組合使用。就投資而言,在確保安全的前提下,必須力求選擇最經濟的方案。對于山東省新泰市第一個深、大基坑工程——新泰盛世佳苑基坑工程,采用安全、經濟的支護方案,對本項工程以及新泰市未來城市建設深基坑工程處理都具有重要意義。該工程經專家多輪比選論證,確定采用排樁圍護、單層錨索支護、高壓擺噴隔水帷幕阻水、坑內集水明排降水等組合方案,經認真組織實施,最終取得了理想效果。

1 工程概況

1.1 建筑物及基坑要求

新泰盛世佳苑小區擬建場地位于新泰市北部,為原新泰市白酒廠,交通便利。擬建建筑面積約67000 m2,基坑呈不規則的矩形,最長邊 193 m,最短邊 111.2 m,基坑周長約 820 m,面積 26000 m2。設計地下 2層,其中一層為超市、二層為停車場,擬建建筑正負零高程 202.10 m,基坑底部標高為 190. 50 m,基坑開挖深度約 12.50 m。

1.2 基坑周邊環境

基坑北側距西關街南側路沿石距離約 2.9 m,西關街北側為 6層磚混結構住宅樓,距基坑約 17 m;基坑南側有 5～6層磚混結構住宅樓,距基坑約18 m;基坑西側有 1～6層磚混結構住宅樓,距基坑約 4.6 m;基坑東側有 3～4層磚混結構沿街樓,距基坑約 5 m。四面都不具備大放坡條件。

1.3 場地工程地質條件

擬建場區位于泰山支脈山前地段,屬山前沖(洪)積平原地貌。地下含水層為第③層粗砂層,水位 4～5 m,水位年變幅 1～2 m,屬承壓水。各層巖土物理力學指標見表 1。

2 方案設計

2.1 支護設計方案

采用排樁(鋼筋混凝土鉆孔灌注樁)作為擋土結構,樁頂位于地面下 2.5 m處,標高 200.00 m,樁徑 1000 mm,樁長 13.50 m,嵌固深度 4.0 m,樁中心間距 1.40 m;樁身使用 C25砼,鋼筋保護層厚度 50 mm;樁頂設置圈梁,圈梁為1000 mm×500 mm,配主筋為8E20,砼強度為C30。腰梁采用2根28a槽鋼。

表1 場地巖土層物理力學指標

地面下 5.5 m、標高 197.5 m處設一層斜拉預應力錨索支撐,錨索間距 1.40 m,按“一樁一錨”布置。錨索自由段長度 6.50 m,錨固段長度 13.50 m,總長 20.00 m,為 4s15.2錨索體。錨固體直徑 150 mm,入射角與水平向呈 15°,預加應力 350 kN(見圖1)。

圖1 支護結構剖面圖

2.2 支護結構設計計算

采用彈性法土壓力和經典法土壓力兩種模型進行支護結構計算,各層土的各種土壓力調整系數均為 1.0?；拥燃墳橐患?基坑側壁重要性系數γ0取 1.10,均布超載 72.5 kPa。計算全部由理正軟件完成,計算過程及結果如下。

2.2.1 排樁結構內力計算

鉆孔樁截面配筋:彎矩折減系數 0.85,基坑內側最大彎矩設計、實用值均為 827.25 kN·m,基坑外側最大彎矩設計、實用值均為 124.78 kN·m;剪力折減系數 1.0,最大剪力設計、實用值均為 494.16 kN;荷載分項系數 1.25。鉆孔樁一段配筋,長 13.5 m,配筋級別縱筋 HRB400,實配值 12E25;螺旋箍筋HRB235,實配值 d8@200;加強箍筋 HRB335,實配值D14@2000。

2.2.2 錨索計算

錨索計算結果及配筋:錨索鋼筋級別 HRB400、材料強度設計值 1220 MPa、材料彈性模量 2.0×105MPa;注漿體彈性模量 3.0×104MPa;土與錨固體粘結強度分項系數 1.3,錨索荷載分項系數 1.25;錨索采用鋼絞線種類 1×7。

錨索最大內力值:經典法 404.07 kN,彈性法450.30 kN;錨索錨固段長度實用值 13.5 m,自由段長度 6.5 m,內力設計、實用值均為 616.16 kN;鋼絞線配筋 4s15.2、鋼度 14.03 MN/m。

2.2.3 冠梁選筋 (圖 2)

圖2 冠梁選筋

2.2.4 整體穩定驗算 (圖 3)

計算方法:瑞典條分法

應力狀態:總應力法

條分法中的土條寬度:0.40 m

滑裂面數據:圓弧半徑 R=15.019 m;圓心坐標X=-1.969 m,Y=0.722 m

計算整體穩定安全系數:Ks=2.550

整體驗算結果說明,單層錨索排樁結構整體穩定性滿足要求。

圖3 整體穩定驗算簡圖

2.3 基坑止水

根據勘察報告,場地地層滲透系數平均值為59.2 m/d,屬強透水層?；娱_挖深度較大、水位較高,采用管井系統降水降深較大,影響半徑為 R= 10sK=580.2 m?；痈浇ㄖ锒酁闀r間比較久的磚混結構建筑,抵御變形能力較差,基坑降水時定會引起附近地面沉降,個別建筑物會出現裂縫或原有裂縫進一步發展。因此本場地大面積區域降水是不可取的,故選擇高壓擺噴隔水帷幕阻水、基坑內集水明排降水的方案。

高壓擺噴樁樁長 11.00～12.50 m,要求樁端進入泥巖層不少于 1.00 m,有效樁頂標高 200.00 m,噴角 30°,孔距 1.40 m,在支護樁外側進行,樁的搭接長度不應少于 30 cm;高壓擺噴樁注漿材料為水泥,宜采用強度等級為 32.5級及以上的普通硅酸鹽水泥,水泥漿液的水灰比為 1;每米樁體水泥用量≮400 kg;高壓擺噴注漿施工時的高壓水泥漿和高壓水的壓力≮35 MPa;

3 施工要求

排樁結構、高壓擺噴注漿和坑內集水明排施工,可根據有關施工規范按常規進行。單層錨索排樁結構的安全度除主要取決于地層地質情況外,很重要的因素是單層錨索的施工質量,因此單層錨索施工應特別注意以下幾方面事項。

(1)鉆孔定位誤差 <50 mm,孔斜誤差 <±1°,孔斜偏離軸線不大于鉆孔深度的 3%,鉆孔深度比錨桿長 30 cm。

(2)錨固段必須進行二次灌漿。第二次注漿須待第一次注入的漿液初凝后進行,注漿壓力控制在1.0～2.0 MPa之間。

(3)錨索施工 2個星期后逐根進行張拉,預應力先張拉到 400 kN,然后退回到 300 kN鎖定。

4 監測及分析評價

(1)從基坑開挖到地下室施工完成,始終進行了基坑位移、樁后地基土及周邊建筑物的沉降監測。監測結果:樁頂冠梁累積最大水平位移 5.9 mm,不足報警值(20 mm)的 30%;樁后地基土累積最大沉降 3.5 mm,不足報警值的 20%;周邊建筑物累積最大沉降 2.5 mm,不足報警值的 15%,多數觀測點沒有沉降顯示。結果表明,基坑支護非常安全。

從結果看,因地區經驗不足設計方案稍偏于保守,此處地層設計參數可適當放寬。這可作為當地今后類似工程設計的經驗。

(2)止水帷幕效果非常好 (見圖 4),經監測表明,基坑內明排降水對場地周圍地下水位無明顯影響。整個基坑總體止水很成功,說明高壓擺噴樁帷幕在該地區的深基坑止水的可行性,并具有很好的效果。

圖4 排樁擋土結構及擺噴帷幕

5 結語

(1)本工程綜合考慮經濟、技術因素和現場、工程地質條件及工程要求,采用排樁 (鋼筋混凝土鉆孔灌注樁)作為擋土結構,樁頂部用冠梁腰部用檀梁連接起來能極大地提高擋土結構的剛度,接近地下連續墻的效果,但施工工藝簡單、質量易控制,造價較低。

(2)基坑采用錨索支護與鋼管內支撐,樁頂位移及地面變形通常較大。但通過對錨索合理地施加預應力,大大減小了樁頂位移及地面變形,基坑累計變形量大大減小,滿足了工程要求。同時,錨索施工簡單快捷,無內支撐而方便施工,縮短了工期。

(3)采用高壓擺噴樁作為隔水帷幕,基坑內降水對周邊地下水位幾乎沒有影響,周邊構筑物安然無恙,有效地維護了外部環境,保證了順利施工。

(4)深基坑工程設計要注意吸取地區經驗,使方案設計的具體參數既能滿足施工、安全的要求,又更加經濟合理。

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Application Example of Sw ing Jett ing Curta in Sealing and Pile Anchor Reta in ing

LIU Zuo2chang1,GAO Li2m ing2, YANG Hui2ting2,HU W en2shou3(1.Tai’an Geological Exploration Institute,China Chemical Geology and Mine Bureau, Tai’an Shandong 271000,China;2.S INOMA Geological Engineering Exploration Academy,Beijing 100102,China;3. Shaanxi General Team,China ConstructionMaterials and Geological Prospecting Center,Xi’an Shaanxi 710003,China)

The deep excavation retaining is gradually gettingperfect in China.W ith an engineering example of deep excava2 tion,the paper introduced the design of combined retainingwith high2pressure s wing jetting curtain sealing,row piles en2 closure and anchor cable.

deep foundation pit;waterproof curtain;row pile;anchor cable

TU473

A

1672-7428(2011)05-0039-03

2010-11-19;

2011-04-28

劉作昌(1962-),男(漢族),江西人,中化地質礦山總局泰安地質勘查院高級工程師,工程地質專業,從事工程勘察工作,山東省泰安市大河。