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东莞市土钉墙工程应用实例

317 2021-11-02 10:17:35

东莞市东莞时代广场深基坑土钉墙支护

1.工程概要

东莞时代广场位于东莞市莞太路西侧,豪岗村门坊的南侧,占地面积约6800m²,共两座高22层的塔楼,由三层群房连在一起;地下室两层,平面尺寸为 78m×72ms;建筑物±0.00相当于绝对标高 16.3m,场地地面标高为12.9~16.4m.由于地形由东向西、由北向南倾斜。地面高差约3.5m,因此,基坑最大开挖深度为10.5m,而西侧开挖深度仅7m,基坑周边总长为272m,开挖边坡垂直面积约2500m²。建筑物采用筏板基础,支承于地面下约 10m的天然地基上。

基坑的东侧为城市主干道,距基坑边约8m,基坑北侧为小区道路,紧临开挖线,距离不到1m,南侧为正在施工的中兴大厦,西侧为2~3层的民房,距离基坑3 ~6m远。基坑平面位置及周围环境见图8.9-1。基坑支护工程由冶金部建筑研究总院负责设计与施工。

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2.工程地质条件

根据场地地质勘察报告,场地内岩土层按成因分为;人工填土、第四纪坡残积层、第四纪残积层和震且纪混合岩、混合花岗岩。

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3.设计计算

(1)支护方案选择

通过对人工挖孔护坡桩、钻孔灌注排桩和土钉墙等方案,从技术、经济和进度等方面进行比较。最后主要采用土钉墙支护方案,其特点是造价最低。比全部采用挖孔桩方案低200 万元,比钻孔桩方案低 300万元;进度也快,不占用单独工期,可随挖土边挖边施工,待土方开挖完后,土钉墙支护即已形成,可立即施工地下室筏板基础,工期最短;技术上可行,安全可靠。具体方案为,基坑东侧、北侧采用土钉墙和预应力锚杆联合支护,西侧为土钉墙支护,南侧采用人工挖孔护坡桩(因紧邻中兴大厦地下室、土钉不能施工)。由于开挖部分的土质较好,富水性贫乏,因此,,不做专门的降水措施,仅在坡面预留一些泄水孔。

(2)设计参数和计算结果

通过反复分析计算,最后选定的土钉墙参数为∶土钉长度7~9m,横向间距1.5m,土钉钢筋采用φ25螺纹钢筋,土钉直径为 100mm。为了减小边坡位移。第三排设置了预应力锚杆,横向间距3.0m,与 9m 长土钉间隔布置,锚杆长 20m,其中自由段长 5m,设计抗拔力200kN∶喷射混凝土厚 100mm.设计强度等级为 C20.钢筋网采用φ8@250mm.土钉墙典型剖面如图8.9-2所示,安全系数计算结果为∶

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4.施工方法

土钉墙施工与基坑开挖交替进行,即基坑开挖到一定深度后,再进行土钉施作,然后进行下一层开挖。东、北二侧挖土分四层进行,第一层开挖深度为40m,以后每层开挖深度约为2m。西侧开挖分四层进行,每层开挖深度依次为∶2.5m、2m、1.5m、1m。

土钉采用洛阳铲和 100型地质钻机成孔,成孔直径为 100mm,插入钢筋后,用注浆泵灌注纯水泥浆,水灰比为0.45,根据土钉现场拉拨试验揭示,土钉灌浆密实,抗拔力不小于21kN/m。

喷射混凝土配合比为∶水泥∶砂∶石子=1∶2∶2,基坑开挖一层后,即喷射4cm 厚混凝土,完成土钉施作后,辅设钢筋网,喷射混凝土至设计厚度或视具体情况,一次喷射混凝土至设计厚度。

东、北侧开挖至8.0m后,对预应力锚杆进行张拉,张拉锁定荷载为 120kN,再开挖基坑至设计标高。基坑土钉支护面积共约 2500m²。

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由表8.9-1可知,土钉的平均抗拔力为 223.3kN,折合每延米为24.8kN,土钉与土体的平均摩阻力为78kPa,且土钉在拉动破坏前,其位移仅为12.3mm,说明土钉与土体具有良好的协同作用。

(2)土钉受力状态监测

土钉受力状态临测是采用沿土钉长度方向每隔一定距离粘贴应变片的方法,测取土钉钢筋受力的大小.以评估土钉墙稳定性并指导施工。监测主钉位置和地层情况见图 8.9-3 所示,监测结果如图8.9-4所示。

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由监测数据和图8.9-4可知,土钉沿长度方向受力是不均匀的,大致为中间部分大,两端小,且靠近潜在滑裂面处土钉力最大,最大点土钉拉力为 57.8kN。随着基坑开挖加深,土钉力峰值逐渐向远离坡面处转移。

土钉受力较小,这与所测得的该处土钉墙位移仅为10mm是协调的,说明设计合理和施工质量优良的土钉墙具有足够的稳定性。同时,实测较小的土钉拉力值与土钉钢筋抗拉强度相比,具有较大的安全储备,说明可适当减小土钉钢筋的截面积。以节省钢材。

(3)土钉墙变形监测

土钉墙变形监测采用经纬仪测墙顶水平位移,在基坑南侧和北侧埋设测斜管,使用测斜仪监测土钉墙整体水平位移.监测结果显示.土钉墙最大位移为 10mm,大部分位移量不大于2mm,基坑处于安全状态。

6.技术经济效果

基坑开挖至设计标高,坡顶位移仅为10mm,周围居民和道路无任何开裂、下沉迹象。支护系统处于良好的工作状态。特别是基坑暴露期间,1995年曾遭受广东地区特大暴雨和台风的袭击.基坑安全稳定,受到东莞市土木建筑界的好评,与其它支挡方案相比。节省工程造价 200~300万元,并缩短工期二个月,取得显著的技术经济效益。