桩-,锚(内支撑)+,土钉墙组合式支护在深基坑中的应用

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李如孟

中国化学工程第三建设有限公司 安徽合肥 230601

淮南某房建住宅小区项目为民用住宅项目,设1—2层地下室(南侧为1 层地下室),长约185m,宽约120m,地下室面积26257m2,基坑开挖最大深度为10.75m。

项目基坑周边环境复杂多样,根据以往工程经验,结合不同支护形式的适用范围和条件,采用桩- 锚(内支撑)、土钉墙组合式支护体系,基坑四面支护形式如下:

(1)基坑东侧:无放坡条件,上部1.5m 按1∶1 放坡,挂网素喷防护,下部采用桩- 内支撑支护,见图1。

图1 桩- 内支撑支护示意图

(2)基坑西侧:无放坡条件,采用桩- 锚支护,见图2。

图2 桩- 锚支护示意图

(3)基坑南、北侧:有放坡条件,按1∶0.5 放坡,土钉墙支护;
其中二层地下室在- 5.9m 处设置1.5m 宽平台,上、下按1∶0.5 放坡,土钉墙支护,见图3。

图3 土钉墙支护示意图

施工前,做好场地平整及坡顶截排水工作,先进行东、西两边的支护桩施工,再进行基坑支护施工及土方开挖。根据支护设计的特点边坡施工示意图见图4- 图6。

图4 基坑东侧施工示意图

图5 基坑西侧施工示意图

图6 基坑南、北侧施工示意图

3.1 支护桩施工

本项目支护桩为钢筋混凝土灌注桩,直径为900mm,混凝土强度等级C30;
东侧支护桩长15m,入土深度为5.85m,采用内支撑;
西侧支护桩长12.5m,入土深度为4.4m,采用预应力锚索;
灌注桩按照跳挖方式采用旋挖钻机干作业成孔。

3.1.1 轴线及桩位测放

采用全站仪进行桩的中心位置放样,放样后四周设护桩并复测,误差控制在5mm 以内,桩位中心用短钢筋打入土中进行标识,并用白灰撒出桩外径边线。

3.1.2 护筒埋设

护筒用壁厚4mm 左右钢板制作,内径比桩径大20cm,顶部焊接两个吊环,供提拔护筒时使用。护筒埋设深度3~5 m,护筒应高出自然地面10~20cm,护筒周围要用粘土捣实,避免漏浆。护筒埋设完毕后应使护筒中心与桩位中心重合,偏差不得大于2cm,竖向偏差不宜大于1%。

3.1.3 成孔

钻机就位时底座必须保持平稳,不发生倾斜移位。钻头与桩位点的对中,要使钻架垂直地面,天车吊轮、回钻盘和钻头与桩位点中心到同一铅垂线上。开孔时,钻进初始,主动钻杆入孔前,操作工应注意保持钻杆垂直和匀速慢速钻进,直到主动钻杆全部入孔后,再逐渐加快钻速和加大钻压。

3.1.4 钢筋笼安装

起吊钢筋笼时,应在顶端设置4 个起吊点,对称吊筋起吊,在下设钢筋笼过程中,钢筋笼要保持竖直挺立,钢筋笼中心线与桩中心尽量重合,向下放送时速度要慢,减少钢筋笼对孔壁的剐蹭。

3.1.5 混凝土灌注

桩身混凝土灌注采用导管法施工,导管内径为250mm,用厚度不少于5mm 钢板卷制而成,两节导管之间丝扣连接,提升机械采用汽车式吊车。

(1)下设导管:采用的是双密封圈丝扣连接方式的导管,导管单节长度为2.6m,底节4m,另配备若干0.5m、1m 短节,以便配置导管。导管下设总长度应根据砼灌注前实际孔深确定,保证导管下端距孔底30~50cm,配管原则:导管总长= 孔内管长+孔外管长,孔外管长为施工留置长度,一般为50cm 左右。

(2)砼灌注:灌注过程中要及时用测绳测量砼面上升高度,计算导管埋置深度,确定导管拆卸长度;
施工时要严格控制埋管深度,最小埋管深度不小于2m,最大埋管深度不宜大于6m;
在灌注混凝土时要匀速浇注,减小混凝土对孔壁的冲击力。

3.2 冠梁、腰梁、内支撑施工

3.2.1 冠梁施工

冠梁宽度1m,高度0.6m,混凝土强度等级C30;
首先进行土方开挖,挖槽宽度每边大于设计宽度200mm,挖深至设计标高以上200mm 采用人工清底,桩头砼采用风镐剔除至冠梁底标高以上50mm,再用小型工具将表面浮浆和松散砼剔除干净,砼凿除完成后,对钢筋进行调直,调直过程中采用人工调直,绑扎冠梁钢筋、安装模板,混凝土采用分层浇筑振捣,每层厚度为30cm。

3.2.2 腰梁施工

土方开挖至腰梁底以上200mm 后人工清底至设计标高,采用风镐剔除腰梁范围内支护桩表面砼露出支护桩主筋,腰梁内连接筋与支护桩主筋焊接牢固,绑扎腰梁钢筋、安装预埋件及模板,浇筑C30 混凝土。

3.2.3 内支撑施工

型钢格构斜撑尺寸为500×500mm,强度Q345B,采用4L160×16 角钢和380×250×20@600 钢板满焊制作,端部设20mm 厚钢封板,封板每边宽出支撑外边10cm,斜撑预制时,应略长于图示长度,施工时根据现场实测长度切割多余部分。支护桩外加斜支撑构成基坑空间受力体系,支撑基坑外巨大的土压力和诸多外加荷载,达到安全施工的目的。

按照先撑后挖的施工顺序,在CT 梁和腰梁的砼强度达到100%后,进行第一道和第二道型钢格构斜撑安装,斜支撑底端同M1 预埋件四周进行满焊,安装完后采用千斤顶施加预应力来调节支撑长度,并对斜撑施加预应力。

3.3 预应力锚索施工

本项目西侧支护桩预应力锚索孔径Φ150,长度为13m 和15m,自由端5m 和7m,预应力施加50KN。采用2 根S15.2 的钢铰线。

(1)预应力锚索施工采用螺旋钻成孔,锚索水平、垂直方向的孔距误差不应大于100mm,钻头直径不应小于设计钻孔直径3mm,钻孔轴线的偏斜率不应大于锚索长度的2%;
钻孔深度不应小于设计长度,也不宜大于设计长度500mm。

(2)锚索杆体材料采用S15.2 预应力钢绞线,钢绞线下料长度误差不应大于50mm,钢绞线应平直排列,沿杆体轴线方向每隔1~1.5m 设置一个隔离架。

(3)预应力锚索采用二次注浆,一次注浆采用M30水泥砂浆,灰砂比1:0.5~1:1;
二次注浆采用纯水泥浆,水灰比0.45~0.5;
第一次注浆压力0.3~0.5MPa,4 小时内进行第二次注浆压力为2.5~5MPa,达到注浆压力3~5 分钟后可结束注浆。

(4)锚索预应力张拉采取钢绞线束整体张拉锁定方法,注浆固结体强度达到设计强度的80%后方可进行预应力张拉;
正式张拉前应取20%的设计张拉荷载,分别对每根钢绞线进行预张拉;
正式张拉时应按设计荷载的1.1~1.15 倍进行超张拉,稳定5~10 分钟后,退至设计荷载进行锁定,如图7 所示。

图7 锚索预应力张拉

(5)须严格按照设计要求留设自由段,自由段长度允许偏差为±50mm,自由段外套波纹管。

3.4 土钉墙施工

(1)修整坡面:土方应分层分段开挖,每层开挖深度位于锚杆下600mm,每层土开挖后应进行修整,去除突出土体,压实表面松动的土体,以确保喷射砼面层的平整。

(2)钻孔:钻孔前应根据设计要求定出孔位并作出标记和编号,钻孔时要保证位置正确(上下左右及角度),防止高低参差不齐和相互交错,钻进时要比设计深度多钻进100~200mm,以防止孔深不够,钻孔后采用高压空气清孔。

(3)锚杆安装:锚杆杆体采用HRB400 钢筋制作,直径为Φ20,锚杆钉杆每隔2m 焊接一对中支架,防止锚杆偏离孔位中心,支架的构造应不妨碍注浆时浆液的自由流动,安放锚杆时,将注浆管与锚杆捆绑在一起,注浆管离孔底0.3~0.5m。

(4)注浆:锚杆采用二次注浆,其工艺同预应力锚索。

(5)绑扎钢筋网:钢筋网片可焊接或绑扎而成,网格允许偏差为±l0mm。铺设钢筋网时每边的搭接长度应不小于一个网格边长或300mm, 锚杆钢筋可通过井字加强钢筋直接焊接在钢筋网上。

(6)安装泄水孔:坡面泄水管采用Φ50 的PVC 管,泄水管长度在含水层不得小于1m,其余土层不得小于0.5m,泄水管横向间距在含水层不大于1.5m,其余不大于2.5m,采用反滤土工布进行包扎,泄水管按仰角25?插入土体,外露出喷射砼面。

(7)喷射混凝土:面层喷射细石砼,强度等级C20,厚度80mm,分两次喷射,基坑壁开挖修整后,立即初喷40~50mm 厚砼,钢筋网应在喷射一层砼后铺设,钢筋保护层厚度不宜小于20mm;
喷射混凝土顺序应自上而下,喷头与受喷面距离控制在0.8~1.5m,射流方向垂直指向喷射面;
上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后方可开挖下层土方及下层土钉施工,如图5所示。

图8 喷射混凝土面层

在本项目深基坑支护施工中,采用多种支护形式组合的方法,既保证了基坑施工的安全,又降低了工程造价,取得了很好的成本效益,为公司加快转型和进一步扩大非化市场有着深远的意义。

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