地受基礎工程)GEOTECHNICAL ENGINEERING WORLD Vol.12 No. 10某電廠循環(huán)水泵房深基坑土釘墻支護的設計與施工李宏運.(中冶天工上海十三冶建設有限公司基礎工程分公司,上海201900)摘要通過某循環(huán)水泵房深基坑土釘墻支護的設計與施工實例對類似基坑支護方案的制定及施工要點進行了探討。關鍵詞士釘注漿噴射砼基坑監(jiān)測中圖分類號:TV551.4文獻標識碼:A .文章編號:1009 - 5098(2009)10 -0030 -051.2工程地質條件1概述表1所示(1-1)層素填土為新近填土,土較松1.1工程概況散。(2 -2)層粉質粘土中夾粉土薄層;(3)層以粉某電廠循環(huán)水泵房工程東臨已建廠區(qū)道路及擬敷質粘土與粉土互層狀;由于該兩層土粉粒含量較高，設的循環(huán)水壓力管道,西南和西北側距3"、4"冷卻塔分進行大開挖施工時，易出現(xiàn)流砂與坍塌等現(xiàn)象。(4別為29 m、38 m(見圖1)。其地下結構平面尺寸為- 1)層粉質粘土，以軟塑為主。24. 24m x36. 48 m,場地自然地坪標高約-1.00 m,泵房2基坑支護方 案的確定基底標高為-9. 900 m,基坑開挖深度為8.900 m。北本基坑屬二級基坑。根據(jù)其周邊環(huán)境及工程地質條件,需對基坑實施支護,具體支護結構型式通過4"冷卻塔以下兩種方案比較確定。方案一:鉆孔灌注樁+水泥土攪拌樁止水帷幕|東支護型式基坑四周采用φ800鉆孔灌注樁,樁長18.0 m,3*冷卻塔樁底標高一19.0 m,鉆孔灌注樁外打設兩排φ700雙軸水泥土攪拌樁止水帷幕,樁長11.0 m,樁底標高一12. 0 m,樁間搭接200 mm?？觾?nèi)設φ600臨時鋼管支圖1循環(huán)水泵房平面布置圖撐3道,分別位于-1.0m.-5.0m.-9.0m。支撐與灌注樁分別采用鋼筋砼貫梁和H型鋼圍檁連接。表1場地主要土層物理力學指標抗剪強度指標土層編號土層名稱層厚/m含水量w/% 重度y/kN.m-3 孔腺比e極限描固力/kPac/kPaφ/°1-1填土2.624.219.20.79730.916.202-1粘七2.223.118.80.98337.4452-2粉質粘土4.318. 1154-131. 818.60.93419.726.0淤泥質粉質粘土4. 036.11.03914. I_20.5該方案雖然安全可靠,可有效防止周圍建、構筑210中國煤化工坑推薦支護方案。物位移;但由于基坑支護施工工期長,臨時支撐嚴重MHC NMH G.影響地下砼結構施工,且用于基坑支護費用高達根據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程》(JGJ120 - 99)[收稿日期] 2009-05 -05.39方數(shù)據(jù)巖土工程界第12卷 第10期的要求進行土釘墻整體穩(wěn)定性驗算和土釘抗拔承載鋼管擊人,傾角為10°,各層土釘?shù)拈L度及布置如圖力驗算,其整體穩(wěn)定性安全系數(shù)不小于1. 30,土釘3所示,墻面坡度為1:0.3,噴射混凝土面層厚度為極限抗拔承載力的安全系數(shù)不小于1.25,設計地面100mm,強度為C20,內(nèi)配置φ6@200的鋼筋網(wǎng)片超載按15kPa考慮?；悠矫娌贾迷斠妶D2。一層,并延伸至排水溝,為防止在開挖2-2層土時產(chǎn)生流砂現(xiàn)象,在施工第3道土釘前,先施工長度為1006.0 m的超前錨桿與第3道土釘進行連接,其尺寸為φ48(3. 0 mm,間距為600 mm。各層土釘?shù)氖芾麬荷載及抗拉承載力驗算列于表2。循環(huán)衣梨房地下姑構表3為基坑開挖到各個階段時的土釘墻整體穩(wěn)00 140720290定性分析結果,經(jīng)驗算當開挖至高程-9.90 m且第7道土釘尚未施工時,此時為最不利工況,其整體穩(wěn)定性系數(shù)為1. 310,能滿足2級基坑的要求。200基坑東側與已開挖的循環(huán)水管溝相鄰(詳見圖咖B4) ,管溝開挖寬度為4.0 m,基底標高-4.00 m,這樣為基坑東側減小主動區(qū)土壓力創(chuàng)造了有利條件。為此,基坑開挖面坡度取1:0.5,坡面噴射混凝土面層厚度為100 mm,強度為C20,內(nèi)配置φ6@ 200的圖2基坑平面布置圖鋼筋網(wǎng)片-層,坡面內(nèi)設置長度為3.0 m的土釘,土.基坑南北側采用土釘結合錨桿支護,土釘墻由釘間距為1.3 m(垂直) x1.2 m(水平)。上而下共7層土釘組成,土釘采用φ48(3. 0 mm的-0.300-1.150l 08-3.0 .多廠- SLo48-3000010.048*3.0018*3.0 c-9 90000100.-30 L1w10.0s 08.3.0 6000@600圖3 A-A 剖面表2各層土釘 的受拉荷載及抗拉驗算編號位置(高程)/m長度/m水平間距/mm所受拉力/kN極限抗拉力/kN安全系數(shù)-2.5012002.91861. 86121. 197-3.705. 60855.6719. 928超前錨桿-4.906.060012.0中國煤化工5.228-6.10DHCNMHG.2.68330. 8y154. 3U21.764-8.4037. 99848.8281.285-9.5038.461 .46. 154.200 .31(她是基礎工程GEOTECHNICAL ENGINEERING WORLD Vol.12 No. 10...........表3各施工階段土釘墻整體 穩(wěn)定性分析施工工況土釘未施工第1道第2道.第3道第4道.第6道第7道土釘施工土釘施L土釘施工，基底高程/m-2.904. 10-5.30-6. 50-7.70-8. 80-9.90開挖深度/m1.903.1004.305.506. 707.808.9穩(wěn)定安全系數(shù)1.9761. 5491.7221. 6031.4161. 4101.3101.354-4.00一~ 1:4.09.900| 048.2.5 L30002000 10*圖4 B-B剖面基坑西側為排水箱涵區(qū)域(圖4),其中箱涵為9.90 m-→施工第七道土釘-→噴射混凝土面層。變截面,箱涵基底傾斜,坡度為1:4,當開挖深度小各層土釘墻的施工流程為:開挖并修正邊坡面于6m時基坑采用1:1. 5放坡開挖,當基坑開挖深度- +噴射第一層混凝土(40 mm)-→擊人注漿鋼管→清大于6m時采用土釘墻支護。孔-→鋪設φ6@ 200的鋼筋網(wǎng)片- +焊接加強鋼筋一→其次,為防止基坑集水浸泡,在基底四周用磚砌噴射混凝土面層(60 mm) - +進行壓力注漿。筑截面尺寸為400mm x400 mm排水溝,四角設直3.2施工方法徑為600 mm,深度為1000 mm集水井,井內(nèi)放置潛3.2.1開挖作業(yè) 面水泵及時收集抽排基底集水。每層深度低于同層土釘約400 mm,作業(yè)段長度該方案較方案-一不僅能確?；影踩€(wěn)定,而根據(jù)現(xiàn)場工程地質條件的變化確定。為盡量縮短邊且有效地縮短了施工工期,基坑支護費用也由210壁土體的裸露時間,邊坡修整完后應立即噴射基層萬元下降到130萬元，因此本工程擬采用土釘墻支混凝土。上道土釘錨固體未達到足夠強度時不能進護方案。行下一層土體的開挖,為增加混凝土面層與土體的粘聚力,邊坡不必修整得過于光滑;邊坡修整應采用3主要施工工藝人工修整。3.1施工程序3.2.2擊入注漿鋼管土釘墻施工前,首先在基坑四周用磚砌筑截面.擊人注漿鋼管采用φ48(3.0mm的普通鋼管,尺寸為400 mm x 400 mm地面排水溝,其總體施工在管壁 上以每隔500 mm的間距設置- -個直徑為10程序為:基坑開挖至-2.90 m- +施工第- -道土釘→mm 注漿口,并在注漿口的附近焊接鋼管支架，以減噴射混凝土面層- +基坑開挖至-4.10m-→施工第二少地 基土進人注漿管內(nèi)及保證注漿土釘有足夠的直道土釘→噴射混凝土面層一+基坑開挖至-5.30 m-→徑;土釘 與水平面的向下傾角為10°。超前錨桿施工-→施工第三道土釘- +噴射混凝土面層3.2.中國煤化工-→基坑開挖至-6.500 m→施工第四道土釘→噴射IYHCNMHC避免地將地基土擠.混凝土面層- +基坑開挖至-7.70 m-→施工第五道土人注漿鋼管內(nèi),為確保土釘?shù)淖{質量,在土釘注漿釘-→噴射混凝土面層- +基坑開挖至-8.80m→施前對鋼管實施清孔，清孔水壓一般控制在0.5 ~工第六道土釘→噴射混凝土面層-→基坑開挖至-0.6MPa之間,清孔至管口冒清水為止。分方數(shù)據(jù)巖土工程界第12卷 第10期地王基礎工程)3.2.4注漿厚度100,粗骨料為干凈碎石,粒徑小于15 mm,砂注漿漿液采用M10水泥砂漿,水灰比0.4~為中砂,水泥與砂石重量比為1:4~1:4. 5,砂率為0.5,水泥為32.5級普硅水泥,用注漿泵進行常壓注45% ~55% ,水灰比0.4 ~0.45。噴射混凝土前清漿,注漿壓力為0.4 ~0.6MPa,為保證土釘與周圍土理受噴面,用短鋼筋或其他辦法埋設好控制噴射混體緊密結合,在孔口處設置注漿塞,采用注漿袋加壓凝土厚度的標志。噴射混凝土施工完畢2小時后進法,其施工方法是先用注漿管在孔底注漿,當孔內(nèi)注行灑水養(yǎng)護,養(yǎng)護時間不宜小于7天。滿，即漿液從孔口流出時暫停注漿,上注漿袋(由布織面袋改制),并把注漿管插人注漿袋中,面袋的兩4基坑監(jiān)測端用鐵絲扎緊,把拔出的部分送人孔中,并再次進行由于基坑支護結構施工時存在著許多不確定因注漿,一開始漿液流人面袋,使面袋逐漸膨脹,形成素,因此本基坑支護實施信息化施工,通過對基坑變充滿漿液的袋子，注漿袋擠緊孔壁,使孔口密封,壓形及土釘錨固力等進行現(xiàn)場監(jiān)測,既有利于土釘墻力再增大時,里端的扎口處被漿液沖開,漿液流人孔的安全運行,又有利于土釘墻基坑支護結構的動態(tài)中,由于孔口已被注漿袋密封,所以能施加- -定的注設計。漿壓力。為防止水泥砂漿在硬化過程中產(chǎn)生干縮裂4.1 土釘現(xiàn)場抗拔承載力試驗縫,保證漿體與周圍土壁的緊密粘合,可摻人一定量選擇位于1-1地層中的長度為10.0 m的第一的膨脹劑,為提高水泥砂漿的早期強度,加速硬化可道.2-2地層中的長度為12.0 m的第三道土釘,分摻入早強劑，如:食鹽(摻量為水泥重量的0. 3% )和別選取3根進行土釘極限承載力試驗，設計極限抗三乙醇胺(水泥重量的0.003% )共同放人砂漿中一拔承載力依次為80 kN和113kN。試驗采用維持荷起攪拌。水泥、砂、水要按配合比在攪拌機中拌合均載法,其結果見表4。勻,為避免大塊材料堵塞注漿泵,砂漿需經(jīng)過濾網(wǎng)倒表4錨桿抗拔靜載試驗成果表人壓漿泵。注漿前應將孔內(nèi)殘留或松動的虛土清除靜載所得錨桿抗拔極限荷載對應的干凈。錨桿號極限承載力/kN錨桿上.拔量/mm注漿時,注漿管插到距孔底250 ~ 500 mm,隨著1"≥8015.18砂漿的灌人,逐步地把灌漿管向外拔出直至孔口,要保證管口始終埋在砂漿內(nèi)以保證質量。向孔內(nèi)注入2"14. 56漿體的充盈系數(shù)必須大于1,每次向孔內(nèi)注漿時,宜3*15.71預先計算所需的漿體體積,并根據(jù)注漿泵的沖程數(shù)計算出實際向孔內(nèi)注人的漿體體積,以確認實際注4°≥12014.76漿量超過孔內(nèi)容積。注漿開始或中途停止超過30s*17.05min時,應用水或稀水泥漿潤滑注漿泵及管路。注漿完畢,將注漿管等沖洗干凈,以免堵塞。6'15.103.2.5 鋪設鋼筋網(wǎng).采用綁扎連接φ6@ 200,搭接長度不小于200試驗結果表明:土釘抗拔靜載滿足設計及規(guī)范mm,設置混凝土墊塊,鋼筋與坡面空隙宜大于20.要求,可保證基坑安全穩(wěn)定需要。mm。土釘與面層鋼筋網(wǎng)的連接通過φ16的通長加4.2 基坑沉降及水平 位移監(jiān)測強筋直接焊接在鋼筋網(wǎng)上。監(jiān)測點布置見圖5,基坑深層水平位移及地表3.2.6加強鋼筋沉降觀測頻率為1次/天,若施工期位移變化較大，為了能保證土釘與噴射混凝土面層- -起協(xié)同工則應2次/天,觀測至基坑回填結束。作,以達到土釘墻基坑支護之目的，土釘鋼管在坡面4.2.1基坑沉降觀測的露出處用加強鋼筋進行連接,其做法為:將直徑為中國煤化工16所示。沉降最16 mm的螺紋鋼筋與同一高程處的土釘鋼管在坡面小點|YHCNMH G量為2 mm,平均露出處通長搭接焊牢。沉降速率為0.03 mm●. d" ;沉降最大點為位于基坑3.2.7噴射混凝 土面層北側的s5,總沉降量為11mm,平均沉降速率為材料:水泥為32.5普硅水泥,混凝土標號C20，0. 15 mm.d"。符合規(guī)范要求。33I地是基礎工程)GEOTECHNICAL ENGINEERING WORLD Vol.12 No. 10壁①迎(m位移/mm8-28-24-2-20S715|望國州，s二10+04.05.05士04.05. 09圖5基坑監(jiān)測點平面布置圖-0-04. 05. 16-04. 05. 17時間U+-04.05. 18-04.05. 19Is+ -04. 05.20+04.05.21一04.05.22一04. 05.22下+04.05.23.04. 05.2420產(chǎn)-04.05. 25一04.06. 02+04.06. 09→04.06. 22一04.07.1425圖6基坑周邊測點沉降隨時間變化圖圖7測斜孔 L4隨深度變化圖4.2.2基坑水平位移 監(jiān)測基坑四周共布置了5個深層位移監(jiān)測點(L1 ~功實踐表明: 土釘墻基坑支護-般只適應于土質抗L5),如圖7所示基坑最大深層水平位移L4位移值剪強度較高的二、三級基坑;如基坑周邊環(huán)境和地質24.4 mm(位于離地表下3.0 m),平均位移速率為條件許可,則在同一基坑采用土釘墻支護較采用鉆0.2 ●d";經(jīng)分析, 基坑北側因施工堆載均大于其孔灌注樁的支護費用可節(jié)約40%左右;技術方面，他部位,因而該部位水平位移量最大。但基坑最大土釘墻支護采用逆作法施工使得支護-步到位,無水平位移速率仍遠小于規(guī)范規(guī)定的3 mm●d",累須再對其進行修整、維護,從而為節(jié)約工期、提高施計最大水平位移量亦未超過40 mm報警值,監(jiān)測結工效率提供了有利條件;文明施工方面,土釘墻施工果表明,基坑在整個施工過程中安全、穩(wěn)定,噴射混基本不產(chǎn)生廢漿、廢液,無需投入大型機械設備,具凝土面層無裂縫,坡面、坡腳均未發(fā)生地下水滲漏現(xiàn)有污染少施工占地面積小等優(yōu)點。象但在土釘墻基坑支護施工時必須遵循“分層支護,嚴禁超挖"的原則,其次應合理安排施工順序,5結語盡量縮短施工工期,如在循環(huán)水泵房基坑施工中,由近年來,隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展,基坑支護形式越于施工準備充分,工序安排合理,基坑從開挖到回填來越多,施工方法也越來越科學。但不管采用哪種僅用81天,這就為縮短基坑暴露時間增加基坑穩(wěn)定基坑支護形式,經(jīng)濟、可靠、安全仍然作為制定基坑性創(chuàng)造了有利條件。支護方案的前提條件;本基坑采用土釘墻支護的成中國煤化工MYHCNMHG防方數(shù)據(jù)