欢迎来到『东合南岩土』官方网站!

采用土钉、挡土桩和预应力锚杆进行深基坑边坡支护的设计和施工

317 2021-11-24 10:09:14

一、工程概况

厚门德盛大厦是一座商住高级公寓楼。地下2层。地上 24层。为人工挖孔桩基础。框支剪力墙结构。本工程位于厦门市中心镇海路与兴华路交汇处。南、西、北三面靠车辆、人流密集的主要街道。东面紧撑2 层民房。场地呈东商高西北低。地面相对商差4~5m。场地狭小,地下室外墙面线即为用地红线。部分工程桩已超过红线0.3~0.9m。基坑边坡高度6.5~12m。

二、工程地质

场地内由地面往下依次为3.5m厚的杂填土,残积砂质粘土,强、中风化花岗岩。

三、基坑支护设计

根据场地狭小、地面高差大、地质条件好等特点,除在局部范围设悬臂式挡土桩外,其余部位采用基本不占场地的土钉、挡土桩和预应力锚杆的边坡支护方法。

1.锚杆设计(1)设计原则∶

1)为了保证锚杆有可靠的锚固性能,锚杆之间的距离不小于1.5m,第一排锚杆距地面的深度不宜小于2.5m。

2)锚杆的锚固段和自由段的取费是一样的,在设备能力和所选用的锚杆材料强度允许的情况下。在同一部位采用加长锚固段的方法增大锚杆的承载能力。从而加大锚杆间距,减少锚杆根数,减少自由段的总长度,从而节省造价。

3)锚杆应让开原有地下管线及其他设施。

(2)主要设计步骤∶

1)根据岩土设计参数、基坑开挖深度、基坑以上的地面荷载计算土压力 p。(kN/m²)。

2)根据初步确定的锚杆间距和单位面积的主动土压力计算锚杆的实际锚拉力。

3)根据锚杆上端至基坑底面的距离、土的磨撩角,按实际所确定的锚杆水平夹角计算锚杆的自由段长度L1(m)。

4)计算锚固段上端距地面的深度 h(m)。

5)根据锚杆成孔直径、锚固段距地面的深度、锚杆的水平夹角、锚固区段岩土的设计参数、锚杆所承受的实际锚拉力,计算锚杆的锚固长度 Lo(m)。

6)验算锚杆钢筋或钢绞束的强度。

(3)主要计算公式∶

1)主动土压力计算公式∶

image.png

image.png

4。钢筋网喷射混凝土计算

按梯形均布荷载的板进行计算。通过计算。设计的厦门德盛大展深基坑边坡用的预应力锚杆、挡土桩、土钉钢筋网喷射混凝土护壁平面位置、主要尺寸及构造见图2、图3,锚杆长度L=Lo+Li图2中的①~④号锚杆长度分别为22、21、20.3、19m。锚杆的允许锚拉力分别为348、474、467、386kN,锚杆成孔直径均为 D=0.13m。土钉成孔直径为0.055m。

5.土钉、锚杆、挡土桩及钢筋网喷射混凝土的主要施工方法采取从上到下,分层、分区段挖土,分层、分段进行锚杆、挡土桩、土钉、钢筋网喷射混凝土的施工。即基坑土方开挖与坑壁支护采取从上到下分区分层流水作业。根据各部位土质情况每挖2~4m 深,就由上往下插人土钉、锚杆、挡土桩、钢筋网喷射混凝土的施工。当上段挡土桩在浇混凝土时,预留与下段挡土桩钢筋的焊接接头长度。完成上一个深度的锚杆、挡土桩、土钉、钢筋网喷射混凝土的施工后,再进行下一个深度的土方开挖,锚杆、挡土桩、钢筋网喷射混凝土等的流水施工到基坑底面为止。

image.png


(1)土钉、钢筋网喷射混凝土的主要施工顺序和施工方法∶

①人工或机械挖土 2~4m 深。

②人工修坡、钻孔。

③插入钢筋(土钉)、高压灌入水泥

浆。④ 挂已点焊或已绑扎好的钢筋网与钢筋(土钉)端部 200mm 长的直角弯钩点焊固定牢。钢筋网至土壁的距离为混凝土总厚度减 40mm,→⑤分2~3层喷射 C20混凝土到设计厚度→下一层2 至 4m深重复以上工序进行施工至基坑底面。


image.png


土钉孔与水平面成10°~15°的夹角。钉孔灌浆采用425号普通水泥,水灰比0.4~0.5,喷射混凝土石子粒径不大于5mm,粗砂配合比为水泥∶砂∶碎石=1∶2∶2。

(2)锚杆、挡土桩及柱间钢筋网喷射混凝土的主要施工顺序和施工方法∶①挖土2~4m深→②人工修坡,用锚杆钻孔机钻孔至设计长度→③钢绞线下料编束,自由段涂黄油,外套白色塑料软管,安放钢绞束→④第一次灌浆,采用水灰比为0.45~0.55的水泥浆,当第一次灌浆强度达到5.0MPa时。采用水灰比为0.5~0.55 的水泥浆进行第二次压灌浆,灌浆压力根据具体地质情况确定,灌浆采用425号水泥→⑤开挖施工挡土桩的梯形土槽,绑扎挡土桩钢筋及柱间钢筋网。保持钢筋网到土壁的距离为 80mrn,同时在锚杆穿过挡土桩处顺着锚杆的方向预埋内径 φ70的 PVC管,以便下一工序施工锚杆预应力(作法见图 3)→⑥喷射混凝土先从挡土桩部位开始,分多次进行喷射混凝土的施工,直到设计厚度。喷射混凝土作法同前面土钉钢筋网喷射混凝土。→⑦当锚杆灌压浆强度达到15MPa后进行锚杆钢绞线预应力张拉锚固。总张拉值取锚杆设计的 70%,即①~④号锚杆的张拉值分别取 261、376、150、319kN→下一层2~4m深度范围重复以上各工序施工,直到基坑的设计深度为止。

在进行喷射混凝土的施工中。挡土桩下部应预留出与下一施工层挡土桩钢筋焊接接长的长度。在施工过程中严禁碰撞锚杆的预应力锚具,以免造成锚杆预应力的损失。

在施工过程中。如有局部少量土体垮塌时,可清除跨塌部分的土,加双层钢筋网。采取局部加厚喷射混凝土的办法处理。当土中有地下水流出时,应设泄水管。

6。锚杆、挡土桩、土钉、钢筋网喷射混凝土相结合的深基坑边坡支护的设计和施工效果

(1)解决了在场地非常小的条件下无法用常规方法进行深基坑支护的难题。

(2)基坑土方开挖到设计深度 12.2m后,在东面紧靠坑壁2层楼的民房保持完好,墙、地面的原有裂缝无明显加宽。其余三面的主要道陈无裂缝。地下管道无断裂、泄滑现象,表明本支护设计和施工是可靠的。

(3)该法属于首次采用,与常规的挡土桩锚杆支护方法相比,节省了材料和费用。土方开挖与支护施工可分层流水作业,与其他支护方法相比,有工期短的优点。

(4)该支护方法最适用于场地非常狭小、工程地质条件比较好的深基坑。