劉作昌,高立明,楊輝廷,胡文壽

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

新泰盛世佳苑擺噴帷幕止水與樁錨支護(hù)應(yīng)用實(shí)例

劉作昌1,高立明2,楊輝廷2,胡文壽3

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

深基坑支護(hù)技術(shù)在我國(guó)日臻完善。通過(guò)新泰市盛世佳苑深基坑工程實(shí)例,介紹了高壓擺噴帷幕止水、排樁圍護(hù)、錨索等聯(lián)合支護(hù)的設(shè)計(jì)方法及施工技術(shù)措施,為該地區(qū)類似工程地質(zhì)條件下深基坑工程支護(hù)的設(shè)計(jì)、施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

深基坑;隔水帷幕;排樁;錨索

深基坑支護(hù)要求確保邊坡穩(wěn)定、基坑內(nèi)作業(yè)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(lái),隨著城市的發(fā)展,深基坑工程大量出現(xiàn),支護(hù)技術(shù)日臻完善,方法也多種多樣,如水泥土圍護(hù)、排樁圍護(hù)、地下連續(xù)墻、土釘墻及支錨工程等,它們可單獨(dú)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(jīng)濟(jì)的方案。對(duì)于山東省新泰市第一個(gè)深、大基坑工程——新泰盛世佳苑基坑工程,采用安全、經(jīng)濟(jì)的支護(hù)方案,對(duì)本項(xiàng)工程以及新泰市未來(lái)城市建設(shè)深基坑工程處理都具有重要意義。該工程經(jīng)專家多輪比選論證,確定采用排樁圍護(hù)、單層錨索支護(hù)、高壓擺噴隔水帷幕阻水、坑內(nèi)集水明排降水等組合方案,經(jīng)認(rèn)真組織實(shí)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(qū)擬建場(chǎng)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(guī)則的矩形,最長(zhǎng)邊 193 m,最短邊 111.2 m,基坑周長(zhǎng)約 820 m,面積 26000 m2。設(shè)計(jì)地下 2層,其中一層為超市、二層為停車場(chǎng),擬建建筑正負(fù)零高程 202.10 m,基坑底部標(biāo)高為 190. 50 m,基坑開(kāi)挖深度約 12.50 m。

1.2 基坑周邊環(huán)境

基坑北側(cè)距西關(guān)街南側(cè)路沿石距離約 2.9 m,西關(guān)街北側(cè)為 6層磚混結(jié)構(gòu)住宅樓,距基坑約 17 m;基坑南側(cè)有 5～6層磚混結(jié)構(gòu)住宅樓,距基坑約18 m;基坑西側(cè)有 1～6層磚混結(jié)構(gòu)住宅樓,距基坑約 4.6 m;基坑?xùn)|側(cè)有 3～4層磚混結(jié)構(gòu)沿街樓,距基坑約 5 m。四面都不具備大放坡條件。

1.3 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)區(qū)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(xué)指標(biāo)見(jiàn)表 1。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 支護(hù)設(shè)計(jì)方案

采用排樁(鋼筋混凝土鉆孔灌注樁)作為擋土結(jié)構(gòu),樁頂位于地面下 2.5 m處,標(biāo)高 200.00 m,樁徑 1000 mm,樁長(zhǎng) 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(hù)層厚度 50 mm;樁頂設(shè)置圈梁,圈梁為1000 mm×500 mm,配主筋為8E20,砼強(qiáng)度為C30。腰梁采用2根28a槽鋼。

表1 場(chǎng)地巖土層物理力學(xué)指標(biāo)

地面下 5.5 m、標(biāo)高 197.5 m處設(shè)一層斜拉預(yù)應(yīng)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(zhǎng)度 6.50 m,錨固段長(zhǎng)度 13.50 m,總長(zhǎng) 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(yù)加應(yīng)力 350 kN(見(jiàn)圖1)。

圖1 支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖

2.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

采用彈性法土壓力和經(jīng)典法土壓力兩種模型進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算,各層土的各種土壓力調(diào)整系數(shù)均為 1.0?；拥燃?jí)為一級(jí),基坑側(cè)壁重要性系數(shù)γ0取 1.10,均布超載 72.5 kPa。計(jì)算全部由理正軟件完成,計(jì)算過(guò)程及結(jié)果如下。

2.2.1 排樁結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算

鉆孔樁截面配筋:彎矩折減系數(shù) 0.85,基坑內(nèi)側(cè)最大彎矩設(shè)計(jì)、實(shí)用值均為 827.25 kN·m,基坑外側(cè)最大彎矩設(shè)計(jì)、實(shí)用值均為 124.78 kN·m;剪力折減系數(shù) 1.0,最大剪力設(shè)計(jì)、實(shí)用值均為 494.16 kN;荷載分項(xiàng)系數(shù) 1.25。鉆孔樁一段配筋,長(zhǎng) 13.5 m,配筋級(jí)別縱筋 HRB400,實(shí)配值 12E25;螺旋箍筋HRB235,實(shí)配值 d8@200;加強(qiáng)箍筋 HRB335,實(shí)配值D14@2000。

2.2.2 錨索計(jì)算

錨索計(jì)算結(jié)果及配筋:錨索鋼筋級(jí)別 HRB400、材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(jié)強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù) 1.3,錨索荷載分項(xiàng)系數(shù) 1.25;錨索采用鋼絞線種類 1×7。

錨索最大內(nèi)力值:經(jīng)典法 404.07 kN,彈性法450.30 kN;錨索錨固段長(zhǎng)度實(shí)用值 13.5 m,自由段長(zhǎng)度 6.5 m,內(nèi)力設(shè)計(jì)、實(shí)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(wěn)定驗(yàn)算 (圖 3)

計(jì)算方法:瑞典條分法

應(yīng)力狀態(tài):總應(yīng)力法

條分法中的土條寬度:0.40 m

滑裂面數(shù)據(jù):圓弧半徑 R=15.019 m;圓心坐標(biāo)X=-1.969 m,Y=0.722 m

計(jì)算整體穩(wěn)定安全系數(shù):Ks=2.550

整體驗(yàn)算結(jié)果說(shuō)明,單層錨索排樁結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性滿足要求。

圖3 整體穩(wěn)定驗(yàn)算簡(jiǎn)圖

2.3 基坑止水

根據(jù)勘察報(bào)告,場(chǎng)地地層滲透系數(shù)平均值為59.2 m/d,屬?gòu)?qiáng)透水層?；娱_(kāi)挖深度較大、水位較高,采用管井系統(tǒng)降水降深較大,影響半徑為 R= 10sK=580.2 m?；痈浇ㄖ锒酁闀r(shí)間比較久的磚混結(jié)構(gòu)建筑,抵御變形能力較差,基坑降水時(shí)定會(huì)引起附近地面沉降,個(gè)別建筑物會(huì)出現(xiàn)裂縫或原有裂縫進(jìn)一步發(fā)展。因此本場(chǎng)地大面積區(qū)域降水是不可取的,故選擇高壓擺噴隔水帷幕阻水、基坑內(nèi)集水明排降水的方案。

高壓擺噴樁樁長(zhǎng) 11.00～12.50 m,要求樁端進(jìn)入泥巖層不少于 1.00 m,有效樁頂標(biāo)高 200.00 m,噴角 30°,孔距 1.40 m,在支護(hù)樁外側(cè)進(jìn)行,樁的搭接長(zhǎng)度不應(yīng)少于 30 cm;高壓擺噴樁注漿材料為水泥,宜采用強(qiáng)度等級(jí)為 32.5級(jí)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(shí)的高壓水泥漿和高壓水的壓力≮35 MPa;

3 施工要求

排樁結(jié)構(gòu)、高壓擺噴注漿和坑內(nèi)集水明排施工,可根據(jù)有關(guān)施工規(guī)范按常規(guī)進(jìn)行。單層錨索排樁結(jié)構(gòu)的安全度除主要取決于地層地質(zhì)情況外,很重要的因素是單層錨索的施工質(zhì)量,因此單層錨索施工應(yīng)特別注意以下幾方面事項(xiàng)。

(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(zhǎng) 30 cm。

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

(3)錨索施工 2個(gè)星期后逐根進(jìn)行張拉,預(yù)應(yīng)力先張拉到 400 kN,然后退回到 300 kN鎖定。

4 監(jiān)測(cè)及分析評(píng)價(jià)

(1)從基坑開(kāi)挖到地下室施工完成,始終進(jìn)行了基坑位移、樁后地基土及周邊建筑物的沉降監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果:樁頂冠梁累積最大水平位移 5.9 mm,不足報(bào)警值(20 mm)的 30%;樁后地基土累積最大沉降 3.5 mm,不足報(bào)警值的 20%;周邊建筑物累積最大沉降 2.5 mm,不足報(bào)警值的 15%,多數(shù)觀測(cè)點(diǎn)沒(méi)有沉降顯示。結(jié)果表明,基坑支護(hù)非常安全。

從結(jié)果看,因地區(qū)經(jīng)驗(yàn)不足設(shè)計(jì)方案稍偏于保守,此處地層設(shè)計(jì)參數(shù)可適當(dāng)放寬。這可作為當(dāng)?shù)亟窈箢愃乒こ淘O(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。

(2)止水帷幕效果非常好 (見(jiàn)圖 4),經(jīng)監(jiān)測(cè)表明,基坑內(nèi)明排降水對(duì)場(chǎng)地周圍地下水位無(wú)明顯影響。整個(gè)基坑總體止水很成功,說(shuō)明高壓擺噴樁帷幕在該地區(qū)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(jié)構(gòu)及擺噴帷幕

5 結(jié)語(yǔ)

(1)本工程綜合考慮經(jīng)濟(jì)、技術(shù)因素和現(xiàn)場(chǎng)、工程地質(zhì)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(jié)構(gòu),樁頂部用冠梁腰部用檀梁連接起來(lái)能極大地提高擋土結(jié)構(gòu)的剛度,接近地下連續(xù)墻的效果,但施工工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量易控制,造價(jià)較低。

(2)基坑采用錨索支護(hù)與鋼管內(nèi)支撐,樁頂位移及地面變形通常較大。但通過(guò)對(duì)錨索合理地施加預(yù)應(yīng)力,大大減小了樁頂位移及地面變形,基坑累計(jì)變形量大大減小,滿足了工程要求。同時(shí),錨索施工簡(jiǎn)單快捷,無(wú)內(nèi)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(nèi)降水對(duì)周邊地下水位幾乎沒(méi)有影響,周邊構(gòu)筑物安然無(wú)恙,有效地維護(hù)了外部環(huán)境,保證了順利施工。

(4)深基坑工程設(shè)計(jì)要注意吸取地區(qū)經(jīng)驗(yàn),使方案設(shè)計(jì)的具體參數(shù)既能滿足施工、安全的要求,又更加經(jīng)濟(jì)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(zhì)礦山總局泰安地質(zhì)勘查院高級(jí)工程師,工程地質(zhì)專業(yè),從事工程勘察工作,山東省泰安市大河。