【摘 要】本文通過(guò)對(duì)擬建場(chǎng)地工程地質(zhì)勘察資料的整理、分析,闡明了場(chǎng)地的巖土工程地質(zhì)條件,根據(jù)地質(zhì)條件參數(shù)提出了基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)方案。
【關(guān)鍵詞】工程地質(zhì)條件;基坑支護(hù);土釘墻;基坑降水
1 工程概況
擬建中關(guān)村藍(lán)星科技大廈工程位于北京市海淀區(qū)中關(guān)村,北鄰北四環(huán),西鄰正在施工的彩和坊路。該工程為一棟地上12層的綜合科技貿(mào)易大廈,框架剪力墻結(jié)構(gòu),有3層地下室,埋深為-12.0m。施工場(chǎng)地地面較平坦,地面標(biāo)高在50.0m,周?chē)鷪?chǎng)地有限,不能采取放坡開(kāi)挖。
2 場(chǎng)地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件
2.1 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件
擬建場(chǎng)地地貌上屬永定河沖洪積扇中上部,與基坑降水相關(guān)的深度內(nèi)地層由上而下分述如下:
1)人工堆積層:組成成分復(fù)雜,厚度約1.6~3.8m。
2)粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土:黑灰色,夾砂質(zhì)、粘質(zhì)粉土②1層透鏡體,總厚度為9.4~11.32m。
3)粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土:褐黃色,硬塑,夾砂質(zhì)、粘質(zhì)粉土③1層,總厚度4.9~6.6m。
4)粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土:灰褐色,夾呈交互分布的砂質(zhì)、粘質(zhì)粉土④1層,及粘土④2層,總厚度5.3~7.3m。
5)卵石:雜色,飽和,密實(shí),卵石堅(jiān)硬,厚度8.0~10.2m。
2.2 場(chǎng)地水文地質(zhì)條件
施工場(chǎng)地地面以下15m深度范圍內(nèi)有二層地下水。第一層地下水為上層滯水,分布在場(chǎng)區(qū)東半部,受地下管道滲漏等補(bǔ)給,靜止水位標(biāo)高為48.16~51.04m(埋深0.5~3.3m);第二層地下水為臺(tái)地潛水,含水層為粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土②層和砂質(zhì)、粘質(zhì)粉土②1層,水位標(biāo)高為46.35~46.63m(埋深4.75~5.10m)。地下水對(duì)混凝土無(wú)腐蝕性。
3 基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)
3.1 基坑支護(hù)工程施工方案設(shè)計(jì)原則
基坑支護(hù)工程施工方案設(shè)計(jì)原則:1)保證基坑安全;2)施工安全可行;3)技術(shù)優(yōu)化;4)滿足工期要求;5)維護(hù)鄰近建筑物的安全與穩(wěn)定;6)造價(jià)合理。
根據(jù)設(shè)計(jì)原則,本工程基坑支護(hù)擬采用土釘墻支護(hù)方案。具體設(shè)計(jì)如下:
3.2 土釘墻支護(hù)設(shè)計(jì)
3.2.1 地層參數(shù)選擇
根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告,本工程相關(guān)的土層參數(shù)如下圖表1:
表1
3.2.2 支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)
1)由土層參數(shù)可計(jì)算γ、c、Φ的加權(quán)平均值
2)確定土釘長(zhǎng)度L
已有工程的土釘實(shí)際長(zhǎng)度L均不超過(guò)土坡的垂直高H??拱卧囼?yàn)表明,對(duì)高度H小于12m的土坡采用相同的施工工藝。在同類(lèi)土質(zhì)條件下,當(dāng)土釘長(zhǎng)度達(dá)到一倍土坡垂直高時(shí),再增加其長(zhǎng)度時(shí),對(duì)承載力無(wú)顯著提高。因此,初選土釘長(zhǎng)度時(shí),按下式計(jì)算:
式中:m為經(jīng)驗(yàn)系數(shù),一般取值0.7~1.0;
H為土坡的垂直高度;
S0為止?jié){器長(zhǎng)度,一般取值0.8~1.5m。
本工程取值,m=0.7,S0=1.0
確定土釘孔直徑dh及間距布置
首先根據(jù)成孔機(jī)械選定土釘孔孔徑。以分別表示土釘?shù)牧芯?、行距,選定列距、行距的原則是以每個(gè)土釘注漿對(duì)其周?chē)恋挠绊憛^(qū)與相鄰孔的影響區(qū)相重疊為準(zhǔn)。應(yīng)力分析表明,一次壓力注漿可使孔外4dh的鄰近范圍內(nèi)有應(yīng)力變化。
取值,dh=120mm
3)確定土釘直徑db
為增強(qiáng)土釘中的加筋桿與砂漿(細(xì)石混凝土)的握裹力,用于土釘中的加筋宜選用變形鋼筋,其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定采用。
加筋桿直徑按下式估算:
db= K’·10-3·Sx·Sy
K’——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)一般取20~25,這里取25
db≈25×10-3mm
所以,取Φ25的鋼筋
3.2.3 土釘內(nèi)部穩(wěn)定性分析
1)確定土壓力
2)土釘界面摩阻力
3)土釘錨固力及端部強(qiáng)度的驗(yàn)算
3.2.4 外部穩(wěn)定性驗(yàn)算
1)土墻厚度的確定
將土釘加固的土體分三個(gè)部分來(lái)確定土墻的厚度。第一部分為墻體的均勻壓縮帶,如圖3-3,它的厚度為2L/3(L為土中平均釘長(zhǎng));第二部分為鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)的厚度,土釘間土體由噴射混凝土面板穩(wěn)定,通過(guò)面層設(shè)計(jì)計(jì)算保證土釘間土體的穩(wěn)定,因此噴射混凝土支護(hù)作用區(qū)厚度為L(zhǎng)/6;第三部分為土釘尾部非均勻壓縮帶,厚度為L(zhǎng)/6,但是不能全部取值,應(yīng)取1/2為土墻的計(jì)算厚度,即L/12為計(jì)算長(zhǎng)度。所以土墻的厚度為三部分之和,即11L/12,當(dāng)土釘傾斜時(shí),土墻的厚度為cosα×11L/12(α為土釘與水平面之間的夾角)。由此法可以確定土墻的厚度B。
圖2 土釘墻計(jì)算厚度確定簡(jiǎn)圖 圖3 土釘墻外部穩(wěn)定簡(jiǎn)圖
2)重力式土墻的穩(wěn)定性計(jì)算
參照重力式土墻的方法分別計(jì)算簡(jiǎn)化圖強(qiáng)的抗滑穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性和墻底部土的承載能力。如圖3、圖4,計(jì)算時(shí)縱向取一個(gè)單元,一般取土釘?shù)乃介g距進(jìn)行計(jì)算。
3.2.5 抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算
3.2.6 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算
3.2.7 墻底部承載力驗(yàn)算
K0>1.5。土墻趨于穩(wěn)定
設(shè)計(jì)土釘墻面傾角為80°。土釘傾角為10°。主筋拉桿為1Φ22~Φ25,外配1Φ16加強(qiáng)筋與所有主筋端頭相連。墻面掛Φ6@200×200的鋼筋網(wǎng)片,并噴80-100mm厚的細(xì)石混凝土,噴射混凝土的強(qiáng)度為C20。
3.3 側(cè)土釘參數(shù)表
3.4 注漿設(shè)計(jì)
孔內(nèi)注水泥漿。水泥漿液是地基治理、基礎(chǔ)加固工程中常用的一種膠結(jié)性好、結(jié)石強(qiáng)度高的灌漿材料。其水灰比為0.45~0.5,注漿全部采用孔底加壓注漿,注漿壓力為0.3-0.5Mpa,根據(jù)情況可增加速凝劑。二次補(bǔ)漿在初凝后開(kāi)始,現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)實(shí)際情況決定是否進(jìn)行三次補(bǔ)漿。
3.5 坡頂網(wǎng)片外翻
東、南側(cè)坡頂網(wǎng)片外翻0.5~0.8m即可,北、西側(cè)由于要走罐車(chē),需加強(qiáng)墻面的承載能力,外翻可達(dá)6~8m。壓筋后噴射豆石混凝土,抹平,將地面硬化,既可保證罐車(chē)安全行駛也可保證墻面安全,同時(shí)保證墻面后不易積水。
4 土釘墻施工工藝
土釘施工是隨土方開(kāi)挖而進(jìn)行的,采用人工成孔和機(jī)械錨桿鉆機(jī)成孔結(jié)合??變?nèi)插筋后采用壓力灌水泥漿,掛網(wǎng)后噴砼,其工藝流程如下:
圖4
噴射砼:掛網(wǎng)后立即進(jìn)行噴砼施工,要求砼強(qiáng)度不低于C20。
上述工作完成后,并且噴射砼和土釘孔內(nèi)漿體強(qiáng)度達(dá)到強(qiáng)度后,方可進(jìn)行下一階段的工作。
5 基坑降水
為保證基礎(chǔ)施工的順利進(jìn)行,降水井的設(shè)置需滿足基坑降水的要求。根據(jù)該地區(qū)特點(diǎn),滲透系數(shù)較小并為了減小潛水含水層的殘留水量,保證降水效果,經(jīng)基坑降水設(shè)計(jì)計(jì)算,設(shè)置降水井?dāng)?shù)量為60~65眼。
1)在基坑四周距基坑邊沿1-2m布置降水井,井間距6~8m,計(jì)降水井約60~65眼。
2)在基坑內(nèi)布置水位觀測(cè)孔2眼。
3)基坑側(cè)壁在第一層含水層的位置會(huì)出現(xiàn)殘留滯水,采取在基坑四周邊坡的含水層底部插入引水管,將殘留滯水引入集水井之中抽走。
4)在整個(gè)降水期間,必須保證降水井點(diǎn)和抽水設(shè)備的完好,在抽水期間對(duì)抽水設(shè)備進(jìn)行定期檢查和維修,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理,確保建筑施工安全進(jìn)行。
6 工程監(jiān)測(cè)
為確保工程及附近地下管線的安全,及時(shí)根據(jù)觀測(cè)信息反饋指導(dǎo)施工,根據(jù)本工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn),進(jìn)行坡頂水平位移觀測(cè),擬采用視準(zhǔn)線法,選用J2型經(jīng)緯儀進(jìn)行觀測(cè),沿基坑四周布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)。
1)觀測(cè)點(diǎn)布置在變形敏感部位,各測(cè)點(diǎn)間距20米左右。觀測(cè)點(diǎn)采用埋設(shè)鐵件,工作基點(diǎn)應(yīng)視現(xiàn)場(chǎng)情況布置在變形影響范圍以外的穩(wěn)定地點(diǎn),以保證觀測(cè)值的準(zhǔn)確可靠。
2)位移變形觀測(cè)工作從開(kāi)挖第一次土方時(shí)進(jìn)行,基坑開(kāi)挖期間,觀測(cè)周期為1次/天,當(dāng)發(fā)現(xiàn)相鄰兩次位移量大于5mm或總變形量達(dá)10mm時(shí),縮短觀測(cè)周期到2次/天,同時(shí)及時(shí)分析位移原因,并向施工項(xiàng)目部報(bào)告,以便及時(shí)采取措施,當(dāng)相鄰兩次位移量較小時(shí),可將觀測(cè)時(shí)間延長(zhǎng)至1次/3天,當(dāng)遇到雨天或地面荷載有重大變化時(shí),應(yīng)臨時(shí)增加觀測(cè)次數(shù)。
3)在基坑降水施工中的水位、流量按規(guī)范要求進(jìn)行觀測(cè)。將每次觀測(cè)的水位值和流量記錄在“地下水位長(zhǎng)期觀測(cè)記錄表”中,并及時(shí)進(jìn)行整理,分析地下水下降的趨勢(shì)與流量變化,預(yù)測(cè)地下水位下降到設(shè)計(jì)深度的時(shí)間和確定抽水井?dāng)?shù)與時(shí)間。水位、水量發(fā)生突然變化時(shí),立即查明原因,及時(shí)進(jìn)行處理。
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[責(zé)任編輯:陳雙芹]