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广州商业大厦深基坑土钉墙支护

288 2021-11-02 14:06:18

1.工程概要

广州荔湾商业大厦,占地面积约 2700m²。该大厦位置在航空管制线范围内。楼高地面以上12层,地下三层。基坑呈多边形(见图8.9-11)。周长 223.30m,深 13.30m。

基坑东临西湾路2.6m;西靠环市西路小学围墙不足1.0m,距教师宿舍(60年代建筑,简易砖石结构的两层楼房)1.70m,距教学楼(7层)6.80m;筹建办公楼、楼梯各距开挖边线2.3m、1.3m,南面开挖线正好在广雅后街公路边线与路肩的交界处,距开挖线 12.0m、15.0m处各有一幢四层浅基础混合结构宿舍;北侧紧靠主干道环市西路,距开挖线3.10m 处有直径1.80m 的供水管、通讯电缆及下水管道。环境条件较差,设计用地满打满算,开发商要求基坑垂直开挖。

2.工程地质条件

拟建场区位于广州市背斜北翼的残丘地带上,场区地层由第四系人工填土、冲积层、残积层及下伏白垩系三元里段粉砂岩、砂砾岩、砾岩组成。自上而下分述如下∶

(1)人工填土层∶该层厚度0.80~3.00m。

(2)冲积层;主要为细砂,饱水,松散状,局部含淤泥。该层厚1.10~2.30m。

(3)残积层∶主要有粉砂岩风化残积而成。依据其岩性及物理力学性质的差异可分为如下两亚层∶

1)粉质粘土;稍湿,可塑。属中压缩性土。该层厚度3.00~14.80m。

2)粉土∶局部为粉质粘土。稍湿,硬塑。属中压缩性土。该层厚4.80~28.5m。

3.设计方案

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(1)开挖、修坡。土方开挖用挖掘机施作,挖掘机应离预定边坡线0.40m 以上,以保证土方开挖过程少扰动边坡壁的原状土。一次开挖深度为土钉设计层高加 0.50~0.70m,正面宽度不宜超过 12.0m。对开挖后的边坡段,用人工及时修整,在确保后续施工所需尺寸的情况下,尽量保持边坡壁面的粗糙,以提高喷射混凝土的粘结度。

(2)初喷混凝土。边坡修整后,立即喷射 50mm厚的混凝土层,使暴露的土体及时封闭。

(3)成孔。按设计要求成孔,孔径一般为100~120mm,孔距、层高均为1.20m,俯角6~8"。

(4)设置土钉。成孔后,应及时将土钉(连同注浆管)送入孔中。土钉间隔2.0m设置一个对中支架。每个对中支架下方设置一块船形铁皮,以防锚杆陷人泥中。止浆袋设在离坡壁孔口0.5~0.7m处,以防压力注浆时边壁孔口坍塌。

(5)注浆。注浆时先高速低压从孔底注浆,当水泥砂浆从孔口溢出后.再采取低速高压从孔口注浆。注浆压力0.6~0.8MIPa,为增加浆液的和易性和水泥砂浆的早期强度掺人水泥用量的 0.3%的减水剂及水泥用量 0.05%的三乙醇胺。为防止水泥砂浆收缩时锚固体与孔壁锚固力的损失,掺入水泥用量 10%的膨胀剂。

(6)编钢筋网、焊接锚杆头。钢筋网 φ8@200×200,编钢筋网时,层与层之间的竖筋用对钩连接,竖筋与横筋之间用扎丝固定。土钉头先与垫板施焊,尔后用φ18mm螺纹钢筋与邻近土钉相焊接。

(7)终喷混凝土。按设计要求喷射到所需厚度。

5.施工中遇到的问题及处置措施

基坑周边地下设施情况不明,开挖后的实际地质与勘察资料所提供的地质情况差异较大,给土钉支护施工带来难以意料的困难。在该基坑施工中,曾成功地处理了以下两件事。

(1)基坑边坡临近人防工事

DE 段北端边坡处有一个70年代用明挖方式修建的地下人防工事,人防工事幅员尺寸为6.0m×6.0m×2.3m,墙体厚 36cm,红砖砌体,顶部加盖水泥预制板。通道幅员尺寸为2.0m×2.3m×9.6m,墙体厚 24cm。筹建处办公楼,楼高两层,砖混结构。该楼墙基础对正座落在工事的墙体上。墙基埋深1.1m,距通道内墙体1.3m,平面幅员尺寸与人防工事相同,楼梯距通道内墙体 0.3m,边坡开挖线位于人防工事通道的正中位置。

由于人防工事的影响,该段边坡层高 3.4m 以内的范围无法设置土钉,为妥善处理这一特殊情况,采用以下方法进行支护处理。

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1)在进出口道的内墙体边沿设置 12根长6.0m 的竖向超前锚管(见图 8.9-14)。锚管间距为0.6m,锚管用 φ48mm 的钢管制作,注浆压力为1.0MPa。锚管与锚管之间用φ18mmn 的螺纹钢筋焊接,尔后编钢筋网、喷射混凝土。

2)利用开挖线外的人防工事通道作为放坡平台,在放坡平台下沿0.5m和1.3m 处设置两层密集长锚杆,平穿通过人防工事底部。锚杆用φ28mom 螺纹钢筋制作,锚杆间距0.8m,注浆压力为1.0MPa。

经以上处理,基坑标高达到-13.3m后,该楼安然无恙。没有因边坡沉降或位移而发生裂缝和倾斜,达到了预期目的。

(2)DE 段南端、EF 段边坡的实际地质与甲方提供的地质资料相差很大

该段基坑开挖后,实际地质为;1,0m~1.3m素填土.1.4~1.7m 饱水、松散状灰黑淤泥质细砂,1.0m~1.2m灰黄色饱水细砂及可塑粉质粘土层。与甲方所提供的地质资料相差甚远。当该段边坡支护深度达6.0m后。边坡产生位移和沉降,导致学校教学楼东侧地面及北侧墙体出现裂缝。监测数据表明,裂缝宽度和长度随开挖深度逐渐加大。加之施工期间又遇雨季,地下水大量渗透,也加剧了裂缝的发展。为控制裂缝的发展,确保边坡的稳定与基坑临近建筑物的安全.根据实地土质情况。该段边坡来取了增设预应力锚索和超前钢筋混凝土桩的加固措施。具体做法是∶

1)增设预应力锚索(见图8.9-15)。在 DE 段南端、EF 段36.0m边坡范围内,复填土方300m²以上,从基坑深度2.8m、4.8m、6.8m处各加设一排长度为 32.0m 的预应力锚索。锚索间距为2.5m,锚固段长12.0m,每根锚索的预应力值为 300kN。

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2)增植超前钢管混凝土桩。根据已开挖边坡揭示,基坑深5.0m 以下为灰白色粉质粘土层,开挖时局部剥离坍塌的情况时有发生,为防止继续开挖过程中的边坡局部坍塌和基坑底部坡角滑移,在土方开挖前,植入超前钢管混凝土桩。钢管混凝土桩桩距 1.2m.桩长12.0m,超过基底5.5m,孔径φ130mm,桩径φ108mm,用热轧Q235无缝钢管制作。浆液配比及注浆压力同预应力锚索。土方开挖后,在锚杆层高位置将包裹钢管混凝土桩局部的混凝土剥离,露出钢管,待锚杆头部焊接时,将连接邻近锚杆头的φ18mm 螺纹钢筋与钢管桩相焊接,使其共同受力。

经过上述处理后,边坡位移和沉降得到了及时的控制,取得了预期效果。

6.基坑边坡位移

从开挖及竣工后的两个月时间,测得基坑面最大水平位移为 25mm,最大垂直位移为20mm。从测量结果来看,边坡已趋于稳定,水平位移和垂直位移均在允许的变形范围内,不会引起边坡失稳破坏,基坑支护工程取得了成功。