摘要:高层建筑中深基坑(地下室)建设较为普遍,其必然涉及深基坑边坡支护问题,必须考虑采用何种边坡支护形式,才具安全可靠、工期短、经济合理等优点。本文就结合工程实例,对喷锚网结合钢管桩在深基坑边坡综合支护的应用进行了论述。
关键词:深基坑;预应力锚杆;钢管桩;边坡
1工程概况
某大厦(已竣工),地面楼高29层,地下室2层,基坑挖深约8.00m,局部挖深约10.00m,基坑支护总周长251.50m,支护面积1933.83m2,基坑占地面积4308.82m2,基坑近似平行四边形。
1.1工和地质条件
(1)人工填土层:场地均有分布,层厚1.00~4.00m,由砖块、瓦片、砼块等建筑垃圾组成,松散。
(2)冲积层淤泥质土:场地均有分布,层顶埋深1.00~3.00m,层厚0.6O~2.80m,饱和,流塑,局部含中细砂及腐木。
(3)残积层:场地均有分布,层顶埋深2.00~4.00m,层厚1.00~10.30m,土性主要为粉质粘土,可一硬塑。
(4)强风化岩:局部有缺失,层顶埋深4.6O~14.60m,层厚0.80~13.40m,岩性为泥岩、粉砂岩。多呈土状或半岩半土状。
(5)中风化泥岩、粉砂岩:局部有缺失,层顶埋深4.40~21.00m,层厚0.00~17.70m,岩质较软。
(6)微风化泥岩、粉砂岩:层顶埋深7.50~22.80m,岩质较坚硬。
1.2水文地质条件
场区地下水主要以填土层的上层滞水、冲积层中的孔隙水及基岩裂隙水的形式存在,地下水位埋深为0.8O~1.60m。
1.3基坑周边环境情况
东侧距基坑开挖边线2.50m为1~3层建筑物,天然浅基础;南侧距基坑开挖边线7.50m为1~3层建筑物,天然浅基础;西侧及东侧距基坑开挖边线5.00m及9.00m为街道。
2基坑边坡支护
根据本工程基坑深度、工程地质情况和周边环境情况,从安全、经济、合理、可行的角度出发,选用喷锚网结合钢管桩支护形式对基坑边坡进行支护。
2.1钢管灌注桩设计参数
距基坑开挖边线0.10m外侧设计一排钢管灌注桩,局部堆载材料及施工设备的地段距基坑开挖边线1.50m外侧增设一排钢管灌注桩。孔径为110mm,孔距1.00m,孔深9.00~15.00m;钢管直径为75mm,管长9~15m;注浆材料采用水灰比0.45~O.60的纯水泥浆;注浆压力为0.5~1.5MPa。
2.2喷锚网支护设计参数
(1)锚杆:锚杆采用25mm的螺纹钢。对中支架采用6mm的圆钢,锚杆倾角为15度,锚杆垂直间距和水平间距为1200×1500,呈梅花型布置,共布置6排锚杆,从上至下锚杆长分别为10m、20m、19m、17m、12m、6m。其中第二及第四排锚杆部分设计为预应力锚杆,预应力锚杆分为锚固段及自由段,自由段长度为5m,采用塑料管包裹;预应力锚杆(YM)与普通锚杆(M)错开布置。详见图1。
图1锚杆布置图
(2)钢筋网:采用Ø8mm圆钢,绑扎成200×200的方格网;加强筋采用Ø16mm螺纹钢,呈1200×1500的网格焊接于普通锚杆上,加强筋不与预应力锚杆焊接,而由4根长300mm钢筋焊成“井”字形,并与加强筋焊接,预应力锚杆从“井”字形中心穿过,待锚固体及面砼强度达到设计强度75%以上,采用加压板(200×200)张拉锁定。
(3)喷射混凝土:选用C20混凝土,砼厚度为100mm,配合比(重量比)水泥:砂:碎石:水一1:1.6:2.0:0.45。
(4)锚杆注浆:采用425R普通硅酸盐水泥,水灰比为0.50,并加适量水玻璃,注浆压力为0.70~1.2OMPa。
3施工工艺
本工程分为钢管桩及喷锚网两个施工阶段,即在喷锚网施工前,先施工钢管灌注桩。
3.1工艺流程
(1)钢管桩施工工艺流程:定桩位→造孔→下管→注浆→成桩。
(2)喷锚网施工工艺流程:基坑分段分层开挖→修坡面→初喷砼(厚2O~30mm)→定锚位→造孔→下锚及注浆→挂网及加强筋→锚头焊接→复喷砼(厚70~80mm)→砼养护(大于7d)→预应力锚杆锁定。
3.2施工要求
(1)均采用测量放线定出钢管桩桩位及每排锚孔的轴线及孔位;
(2)基坑自上而下分层开挖,每层开挖深度不应大于2.00m,随开挖随支护。
(3)锚杆成孔采用钻机造孔,直径不小于100mm,深度比锚杆设计长度深200mm,采用压力注浆,整个孔内均须注满浆液,要有一定的稳压时间。
(4)喷射混凝土层要保证喷射砼层厚度不小于100mm,砼强度不小于C20,砼层养护时间不小于7d。
(5)每基坑边坡均设置2个沉降、位移观测点,定期观测,及时掌握边坡的沉降和位移量,指导基坑的开挖与支护工作。
4工作量及工期
本工程完成钢管灌注桩桩数360根,工作量3963m;完成锚杆841根,工作量12605m,基坑支护总周长251.50m,支护面积1933.83m。本工程支护工期为106d,扣除各种因素影响而停工14d,实际施工工期92d,与设计需要工期约90d,可以说是一致的。
5效果
5.1支护效果
在基坑开挖过程中,通过观察基坑支护结构的变形,南侧的变形最大达到14mm,北侧由于有拉锚桩起作用,变形最大只有4mm,东西两侧最大变形为5mm。在基坑开挖和地下结构施工中,周围地面和住宅楼未发现任何损害现象。基坑内地下水位降至施工操作面以下,在开挖过程中,地基土方呈干燥状态。
5.2止水效果
基坑开挖后,周围无渗漏,经观察,回灌井水位无变化,降水速度快,效果好,对周围建筑无大的影响等。
6结束语
本工程竣工后,通过了业主、质监的验收,实践证明本次工程的设计思路是合理的,设计方案是成功的。喷锚网结合钢管桩综合支护在周边环境复杂的情况下,对基坑边坡支护中具安全可靠、设计理论先进、施工技术容易掌握、支护及时快捷的特点,与传统支护结构相比,具有工期短、造价合理的优点,是一种值得推广的基坑边坡支护技术。
参考文献:
[1]中华人民共和国行业标准.建筑基坑支护技术规程[S].中国建筑工业出版社.
[2]JGJ120-99,建筑基坑支护技术规程[S].
[3]董诚,郑颖人,陈新颖,唐晓松.深基坑土钉和预应力锚杆复合支护方式的探讨.岩土力学2009,12.