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基坑工程中小桩复合土钉墙的应用

374 2020-07-17 16:22:49




摘要:复合土钉墙技术做为建筑业十项新技术之一,近几年在工程中得到了广泛使用,但小桩复合土钉墙技术研究理论和工程实例都较少。文章通过小桩复合土钉墙在洛阳某深基坑工程中的应用,为类似工程提供了参考。

 

01

引言 

直径400mm的混凝土小桩复合土钉墙做为一种新型的支护体系,近几年逐步得到了应用。该体系可适用于深度较大的基坑且抗变形能力高于普通的微型桩(桩径<200mm)复合土钉墙;在灵活性和经济性上又强于常用的桩锚支护体系(桩径≥600mm)。河南科技大学第一附属医院新建门诊综合楼项目基坑工程应用该体系进行支护,经监测,基坑变形各项指标均在设计的控制标准之内,取得了令人满意的基坑支护效果。可供类似工程借鉴。

本工程位于洛阳市涧西区景华路与豫北一路交叉口西北角,由主楼和裙楼组成,其中主楼为地上19层,地下2层,剪力墙结构;裙楼为地上5层,地下2层,框架结构。基坑主楼深度为11.80m,裙楼开挖深度为10.50m。
拟建工程周边环境如下:基坑东侧:东侧围墙(用地红线)外建筑为平房,与基坑下口线边距离为4.5m;紧贴围墙(用地红线)处有一高架煤气管线;   基坑南侧:为景华路,市政下水管线距离用地红线6m;基坑西侧:局部有3层楼房,基础形式为条形基础,距离下口边线10m;距离下口线5m有一下水管线,埋深1.5m;基坑北侧:西部3层内科楼基础形式为条形基础,距离下口线3.6m;东部7层药剂楼基础形式为桩基,距离基坑下口线3.6m;紧贴楼房有一下水管线,埋深1.5m;

 

02

工程地质条件 

根据勘察报告,拟建场地地貌单元属于涧河二级阶地。与基坑支护和降水有关的地层情况描述如下:
①填土,以素填土为主,局部为杂填土,层厚0.50-4.00m。
②黄土状粉质粘土,黄褐色,可塑-硬塑;层厚1.80-3.40m。
③黄土状粉质粘土,浅褐色,可塑-硬塑;层厚1.20-1.60m。
④黄土状粉质粘土,黄褐色,可塑;层厚1.30-2.30m。
⑤黄土状粉质粘土,黄褐色,可塑-硬塑;层厚2.60-3.10m。
⑥黄土状粉质粘土夹粉土,黄褐色-浅黄褐色,粉质粘土可塑-硬塑;粉土湿,中密;层厚1.20-3.70m。
⑦黄土状粉土夹粉质粘土,浅黄褐色-褐黄色,稍湿-湿,中密,粉质粘土可塑-硬塑;层厚0.70-3.40m。
⑧黄土状粉土夹粉质粘土,黄褐色-浅褐黄色,稍湿-湿,中密-密实,粉质粘土可塑-硬塑;层厚0.90-5.60m。


表1设计取值参数

该地下水类型为潜水,地下稳定水位在21.20-21.90m,基坑开挖期间暂不考虑降水。

 

03

支护选型分析 

本工程基坑开挖深度为11.80m和10.50m,有如下特点:(1)本工程施工工序多面积大,包括土方、土钉墙、护坡灌注桩、预应力锚杆及腰梁工程,任务重,工期紧,各工法之间必须密切配合方能保证顺利施工。(2)基坑施工完毕后,主体结构需经过较长时间才能施工至地面,基坑使用周期较长,基坑支护不能按临时工程进行设计施工,要求基坑支护结构安全、可靠,具有较高的稳定性。拟建建筑基坑可采用的支护结构类型大致有以下几种。

1.土钉墙

土钉墙,优点为造价低,施工经验丰富;缺点为安全性一般。

2.复合土钉墙

复合土钉墙,优点为造价一般,安全性较好;缺点为施工要求高。

3.桩锚体系

桩锚体系,优点为应用普遍,技术成熟,经验丰富;缺点为施工要求高,需成熟的施工队伍。

4.地下连续墙+内支撑

地下连续墙+内支撑,优点为安全系数高,可在红线内完成支护;缺点为施工工期长,施工技术复杂,造价高,对基础施工有影响且洛阳成熟经验少。
根据以上分析,考虑造价、工期、施工等综合因素并结合软件计算结果,拟采用复合土钉墙和桩锚支护型式,分2个剖面:1-1剖面采用直立开挖+小桩复合土钉墙;2-2剖面采用1:0.2放坡+土钉墙;   

其中1-1支护剖面见图1所示。



04

支护监测数据分析

本基坑按一级基坑要求进行施工监测,监测频率严格按规范执行,周围建筑物沉降观测,共布置14个点;坡顶水平位移观测,共布置10个点;深层水平位移观测,共布置6个点;

4.1 深层水平位移观测情况

本基坑深层水平位移观测点共设置6点,从2011年3月14日开始观测,土方开挖过程中,每2天一次;后期观测根据实际情况确定。1#,4#,5#观测时间截止到2012年7月3日,其观测数据如图2所示。

图2  1#,4#,5#深层水平位移图


4.2 周围建筑物沉降和坡顶水平位移观测点情况

基坑周边建筑物沉降点布置严格按规范要求,监测时间为2011年3月14日至2012年7月3日,各测点(选取5个)的累计沉降变化曲线如下图所示:

 

本基坑坡顶位移监测点各测点累计变化值如图4所示:

 

图4 坡顶位移监测点各测点累计变化值


由以上曲线图可知,各监测点最大变化率和累计变化值均在规范要求范围内。

 

05

结论

(1)本基坑支护充分考虑基坑特点、土质条件、周围环境及工程要求等因素,选择了与其相适应的小桩复合土钉墙和土钉墙支护体系,取得了良好的支护效果和经济效益。成功保证了复杂环境中基坑支护桩的水平位移在容许范围之内。
(2)基坑各监测点最大水平位移值均小于报警值,土体深层位移在开挖2个月后趋于稳定。
(3)在基坑的施工管理中,应尽量减少支护结构的暴露时间,对于控制基坑水平位移是相当有意义的。此支护形式为以后类似工程提供了范例。


参考文献(References):

[1] 杜明芳,尹正贵,祖国强. 钢筋混凝土小桩在复合土钉墙支护中的应用研究[J]. 《河南大学学报(自然科学版)》,2014年第5期

[2] JGJ120-2012,建筑基坑支护技术规程[S].

[3] GB50739-2011,复合土钉墙基坑支护技术规范[S].

[4] GB50497-2009,建筑基坑工程监测技术规范[S].


来源:河南省建筑科学研究院地下空间院

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