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基坑组合型支护(水泥搅拌桩、沉管灌注桩加内撑)

414 2021-12-27 15:04:58

4.3.1 工程概况

宁波市灵桥市场小区I区位于大沙泥街和狮子街交汇处的西北侧,东、南两面临街,西面与老式住宅相距8~10m,北面除一幢3层的办公楼以外,其余都是空旷的待建场地。

灵桥市场小区I区地下为一层的农贸市场,地上为8幢8层的住宅办公楼,框架结构。工程桩为 400mm×400mm 预制静压方桩。

基坑开挖面积较大,约有 12000m²左右,围护总延长约500m,地下室为三个不同的开挖深度,分别为 4.5m、5.1m和6.6m。

4.3.2 围护设计

(1)工程地质条件

根据宁波工程勘察院工程地质勘察报告、在基坑围护所涉及的深度内的土层分布,见表4.3-1。

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(2)围护设计思路

本基坑的开挖面积较大,且大部分开挖较浅,若采用支撑支护不但增加施工难度而且造价较高,因此考虑以自立式支护为主。本工程地质中2层土局部夹有粉砂,渗透系数较大,为了防止周围地下水渗入,决定采用止水性能良好、施工方便、较为经济合理的水泥搅拌桩重力式挡墙。但是,基坑中A、C区挖深达6.6m,采用自立式支护位移很难控制,风险较大;另外在基坑1/L.轴与2/L.轴之间还有二条风道将A、B区与C、D区隔开,其间土体须保留至自然地面。根据基坑这种特殊形状,决定在挖深6.6m 的区域采用排桩加支撑的形式,利用中间风道作为中心岛,作为角撑支点。原来我们打算采用钻孔灌注桩作为围护桩,考虑到钻孔桩施工中的泥浆排放等问题,最后决定采用双排沉管灌注桩来代替钻孔桩,前后排沉管桩之间采用压力注浆加固,既能加强两排桩的整体性,又具有良好的止水性。为了增加两种结构形式在接合部位的整体工作能力,在两者交接处采用了增加沉管桩桩数和在水泥搅拌桩中掺增强剂等措施,有效的减小了变形。支护结构布置见图4.3-1。

(3)围护设计计算

本工程土压力计算采用朗金理论,水土合算,地面超载取20kN/m²,半无限分布。4.5m 的基坑采用6排(3200mm 宽)8.5m 深的水泥搅拌桩挡墙,5.lm 的基坑采用7排(3700mm 宽),9.5m 深的水泥搅拌桩挡墙;计算按重力式挡墙进行,其抗滑、抗倾覆以及抗隆起安全系数都满足规范的要求。6.6m 的基坑采用两排φ426@600的沉管灌注桩,中间用压力注浆加固,700mm ×2200mm 盖梁,局部采用钢筋混凝土角撑。沉管桩按单层支撑的扳桩模式计算,每延米最大弯矩 236.25kN·m,前后排桩受力平均分配,每根桩弯矩117kN·m,桩长取15.1m,配6虫18。为防止地表水流入坑内,在基坑四周设置排水明沟和集水井,及时排水。坑内根据施工进程和气候情况,由施工单位自已掌握设置坑内集水井,保持坑内干燥,便于地下室施工。为了进行信息化施

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工管理,及时了解围护的工作状况,在基坑四周埋设了7个测斜管,进行深层土体位移监测;在盖梁和水泥搅拌桩盖层上设置了若干个水平位移观测点,进行水平位监测。

4.3.3 围护施工与基坑开挖

围护桩的施工比较顺利,基本上按各桩型的技术规范进行。从开挖结果来看,水泥搅拌桩表面完整,桩与桩的搭接良好,水泥土强度较高;沉管灌注桩由于间距较小,桩与桩之间挤土造成部分桩挤扁、偏位现象。由于盖梁和支撑施工时刚好碰到大雨,土模的垫层不均匀下陷,使支撑高低不平,施工单位采取了加大混凝土强度等措施。

围护桩施工于1995年7月开始,10月5日结束。10月初开始挖土,至12月3日全部结束,历时5个月左右,基本上按照原先制定的挖土施工组织方案进行;A 区卸土→B区挖到底板低,进行地梁和承台的局部加深→A、D区挖到设计标高→C 区挖到设计标高→D 区挖到设计标高。这对减少基坑变形,防止引起突然破坏起到了积极的作用。基坑开挖过程中,我们要求对地梁和承台局部开挖。整个围护在挖土过程中没有发现异样情况,也没有发现明显的表土裂缝,沉管灌注桩桩间土也没有挤出的迹象。根据监测结果,整个围护顶部的水平位移约为10~35mm;根据2号测斜孔的监测结果,水泥搅拌桩后土体的顶部位移为13.1mm,水泥搅拌桩桩后土体的最大位移在深2.5m 处,为38.3mm,坑底没有滑移的迹象。

4.3.4体会

我们在灵桥市场Ⅱ区基坑围护设计中充分考虑各个区域的不同开挖深度,采用不同的支护形式,同时又考虑基坑形状的特点布置支撑,使整个围护工程不但施工快捷方便,而且安全经济,取得了满意的效果。在整个设计、施工过程中,我们也发现了一些值得进一步探讨的问题,这对以后类似的基坑支护工程可能会有帮助。

(1)本围护采用双排沉管注桩加支撑和水泥搅拌桩重力式挡墙组合的结构形式,确保两种结构形式之间的搭接,尤其是保证沉管灌注桩不发生较大的水平位移,对基坑的成功与否是一个关赞性的问题,为处理好这个问题,我们把搭接处的沉管灌注桩的桩数增多,加大盖梁的尺寸,保证在水泥搅拌桩的宽度范围内都有沉管灌注桩与之搭接;同时为增强水泥土的强度和弹性模量,不致产生过大变形,在水泥土中掺加了增加强度的外加剂,在 A、C 两区之间的水泥搅拌桩中心岛中,也掺加了这种外加剂,取得了比较理想效果。

(2)水泥搅拌桩桩顶浇一层盖层不但可以增加围护结构的整体性,防止由于搭接不好引起的裂缝,而且还为以后施工堆放建材带来了很大方便。

(3)在原先的方案中A、C两区的围护桩是φ650的钻孔灌注桩,后来考虑到诸多不便因素,决定改用两排φ426@600 沉管灌注桩代替 φ650@750的钻孔灌注桩单排桩,这次工程的成功证明了这种思路的可行性。

1)双排沉管灌注桩以单排模式计算,土压力产生的弯矩和剪力由前后两排桩共同承担,前后两排桩的桩长、配筋等都一样,这种假定与实际情况尚有一定差距,还需以后工程实践进一步研究、完善。

2)提高前后两排沉管灌注桩的整体工作性能,在两排桩之间用压力注浆的办法加固两排桩之间的土体,使前后排桩共同工作,同时提高墙体的抗渗能力。从开挖结果来看,效果比较明显,围护的位移小,桩间没有渗水和挤土的现象,达到预期的效果。3)沉管灌注桩是一种挤土性很强的桩型,剧烈的挤土对双排桩施工带来很大困难。虽然在同一排桩施工中采取跳打,使桩间距为1200mm,但在实际施工过程中,由于剧烈的挤土,在跳打后回打时,出现有的桩间距过小,引起卡管等现象,只能往里或往外移一点位置再打。开挖以后发现,有的桩间距很小,甚至相互叠在一起,而有的桩间距较大,有200~300mm 甚至有几根桩的桩间距近 500mm,所以怎样改变挤土造成的不良后果,是用沉管灌注桩作为围护桩要解决的首要问题。

(4)在本方案实施前,部分同志对水泥搅拌桩的安全性表示怀疑,认为宁波市的淤泥质土中含有机质,水泥搅拌桩桩身强度不足,质量很难控制,而且还需经3个月的养护,工期较长。这次工程的顺利完成说明这些顾虑是不必要的。只要计算精确,施工质量控制严格,水泥搅拌桩是完全可以满足设计需要。本工程及同期施工的富豪大酒店,冷静小区等基坑围护工程都充分说明了在宁波地区挖深小于6m 的基坑,如果场地条件允许,采用水泥搅拌桩自立式支护不但安全、经济而且大大利于后期施工。水泥搅拌桩用于宁波地区深基坑支护应该是很有前途的。