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锚拉护坡桩综合支护结构停车楼深基坑工程

333 2021-11-08 11:05:26

王府井停车楼工程位于北京市东安门大街与东黄城根街路口的东北角。基坑南北长 93.5m,东西宽约60m,实际槽深18.2m;基坑东侧紧临四层砖混结构办公楼及锅炉房。南侧距东安门大街

约 9m,西侧距东黄城根街及沿街商业平房约 8m,北侧距六层普通住宅楼13m。

基坑四周既有的地下管线;东侧有办公楼及锅炉房的下水管线;南侧东段有市政污水方沟及市政雨水管;西侧有严重淤积的废弃旧污水方沟;北侧全长有一条漏水严重的市政污水干管。

1 工程地质情况

场区内除人工杂填土以外,主要由第四纪冲洪积成因的粘性土层,粉土层,砂土层及卵石层构成。(1)人工杂填土;湿~饱和,松散,厚度 3.4~6.8m;(2)粉质粘十∶软塑~可塑,湿~饱

和,中密,厚度0.5~2.2m;(3)砂质粉土∶可塑,饱和,中密,厚度0.6~2.2m;(4)粉质粘土∶可塑,湿,中密,厚度3.3~6.0m;(5)细中砂∶湿,厚度1.8~5.0m;(6)卵石∶一般粒径2~3cm,细砂充填,饱和,密,厚度 4.1~8.2m。

场区内地下水情况∶第一层地下水为上层滞水,赋存于人工杂填(1)层下部、粉质粘土(2)及砂质粉土(3)内,初见水位埋深 3.20~5.40m,静止水位埋深 2.80~3.60m。第一层地下水来源广泛,在拟建场地内普遍存在,且含水层为中~高压缩性土,厚度达 4~5m,其水量相对较大,应充分考虑降水对既有建筑物的影响。第二层地下水为潜水,初见水位埋深17.00~18.00m,静止水位深16.00~18.00。第二层地下水埋藏较深,应考虑其对护坡桩施工及基坑开挖的影响。

由于东侧紧邻基础 4m 深的砖混办公楼及锅炉房,上层滞水估算沉降达 4m 将危及其正常使用。经仔细研究施工环境。地层及地下水状况,选定了如下的围护结构形式;(1)南、西、北侧,深井降水,桩、锚支护;(2)东侧大部分及南、北侧东段,桩间三重 管旋喷 止水帷幕挡上层滞水,深井降低潜水,桩、锚支护;(3)东侧锅炉房段,连续的三重管旋喷止水挡上层滞水及潜水后,施做土钉墙支护结构。2 工程难点

1)基坑较深,深度达18.2m。由于王府停车楼工程地处市中心繁华地带,周围环境及既有地下设施对施工的限制因素较多。工程地质条件复杂,地下水来源广泛,对降水要求高。且粉质粘土层处于饱和状态,对锚杆施工极为不利;支护型式为多种联合支护型式,对设计计算的精确度要求高,施工过程的连续性要好。

3 施工方法3.1 钻孔桩施工

由于该工程工期比较紧,钻孔桩必须安排在工程降水之前施工,这样就提高了钻孔桩的施工难度。根据该工程周围环境要求施工噪音小,无大量排污及工程地质复杂的条件,采用钻孔压浆桩施工。即钻孔至设计深度后,一边注入水灰比为0.6 的水泥浆护壁,一边提升钻杆以达到及时护壁,从而阻止孔壁软土及砂、卵石层的塌落。在注入水泥浆护壁前,预先制备好足够的水泥浆(约 4.5m),从而保证注浆过程的连续及有一个稳定的注浆压力,成孔效果较好。

该工程西侧有一条埋深 4m 的地下污水沟,护壁桩中轴线正好在此沟的中间。先用挖土机挖掉地下污水沟,填入粘土并分层压实,然后在此段进行钻孔压浆桩的施工,达到处理费用经济,成孔好的效果。

南侧有一段地下埋深约 3m 的正在使用的污水沟,且该沟不能截断,必须保留。原设计采用 400mm 的钻孔压浆桩。为了施工方便,针对污水沟侵人钻孔桩仅 200mm,且污水沟较宽的特点,确定变窄污水沟,即在沟中中间砌一道砖墙,内抹防水砂浆,给钻孔桩让出200mm 的位置,改为 φ600mm 的桩,从而确保了施工的顺利进行,不但缩短了施工工期,而且确保了基坑支护体系的安全。

3.2 锚杆施工

由于粉质粘土层的滞水不能通过降水井达到理想的降水效果,该层土体处于饱和状态,致使锚杆施工十分困难。若按常规方法进行锚杆施工,其抗拔力会很低,为了解决这一难题,经过施工现场实际察看,并研究决定采用四种施工方法各做2~3根试验锚杆,四种锚杆的施工方法分别为∶孔内注浆护壁法、孔内注浆护壁扩径法、套管跟进法和劈裂注浆法。其中孔内注浆扩径法又分为两种∶一种是扩径 200mm;另一种是扩径300mm,扩径长度均为 2.0mm。注入水泥浆液的配合比也做了相应的调整,采用了快速初凝水泥浆成锚法。在水泥浆中掺入0.05%的三乙醇胺、12%的膨胀剂及5%的氯化钙。考虑注浆泵的实际性能水泥浆水灰比控制在 0.6左右。

以上四种施工方法做成的锚杆,通过试验均能达到设计要求,试验荷载均达到60t 以上还没有破坏,个别锚杆加荷到80t。根据施工现场的实际情况和施工工期的要求,最后优选工程锚杆采用孔内注浆护壁法施工。即在锚杆钻孔到设计深度后,通过钻杆中心孔及钻头上的喷嘴向孔内注入水泥浆,并一边向孔内注入水泥浆边向孔外拔钻杆。确保在未全部拔出钻杆之前。孔辟十体不

坍落及防止土的滞水渗漏入孔。待钻杆全部拔出后,向孔内置入预先绑扎好的锚杆钢绞线。最后向孔内多次补压水泥浆 。在补浆

之前先采用质地较好的粘土将孔口堵好,确保补浆在一定的压力下进行。成孔深度均为25.5m。

3.3 土钉墙施工

该工程的锅炉房段由于施工场地不能满足打桩要求,仅能做土钉墙的施工。即先做好土钉后,挂钢筋网片再喷射混凝土的护坡结构。土钉墙分层施工,每次施工1.5m 高,依次循环至基坑底。

土钉的施工。根据该工程的现场情况,土钉墙外做止水帷幕,土体处于饱和状态,给土钉施工带来了相当大的困难,特别是土钉成孔和抗拔力的问题。根据锚杆的施工经验,土钉的成孔施工借鉴了锚杆的施工经验,土钉成孔也采用了孔内注浆护壁的施工方法。喷射混凝土的施工。边坡修整后,挂上φ8@100×100钢筋网片并与土钉和增强筋绑扎牢固,然后喷射 10cm 厚的 C20 混凝土。在土钉墙的上部采用预应力锚杆和钢筋混凝土梁锚固土钉墙顶的钢筋片。

3.4 三重管高压旋喷注浆施工

根据地质勘探报告提供的资料,我们就支护与止水方案进行了研究和讨论。方案确定之前先用挖掘机挖坑。核实地质情况。按掘机挖至 4m 深时出现涌水,造成坑边土体下滑,使探坑无法继续下挖,证明基坑边坡如果不采取支护及降水措施是无法保证安全的,如对基坑东侧进行降水,势必会造成地层下沉,给建筑物造成危害。因此保持基坑东侧的地下水不被流失是保证施工安全和基坑周围建筑物安全的关键。研究论证后决定对南、西、北三面采取井点降水及桩与锚杆组合支护,东面采取桩与锚杆组合支护,桩间高压旋喷注浆形成止水帷幕,防止水土流失。

分析地下滞水的形成原因得知∶ 上层滞水赋含在杂填土下部粉质粘(2)及砂质粉土(3)内,主要是由于厚达 4~6m的粉质粘土弱透水层(4)(K=1.0×10-'cm/s)阳挡了上层水的下渗而形成的。因此选择粉质粘土层(4)作为高压旋喷注浆法止水施工的间隔水层较为理想(见图 5-59)。

4 工程监测

4.1 监测内容∶对降雨、气温等相关自然环境监测∶地下水位及基坑壁渗、漏水状况进行监测。对影响边坡安全的地面超载进行监测控制。 对护坡桩桩顶位移临测。对周围主要建筑物变形监测。

4.2 监测方法

采用DS3型仪器,按《工程测量规范》(GB50026—93)中"三等水准测量"的技术要求施测,沉降报警值根据各建筑物特点

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确定为 10~15mm。

桩顶水平位移监测采用轴线监测网监测,轴线两端分别建立检核点。各测点一般按1次/2 日的监测频率,并根据测得的变形速率做适当的提高或降低速率的调整。

4.3 监测结果与分析

对基坑周边四栋主要建筑物的监测结果,建筑物最大沉降量均不超过 5mm,无一处出现裂缝。基坑的北、西、南三面边坡采用相同的支护设计,但基坑北坡地质条件较差 (管线漏水量大),地面超载较大,所以桩顶水平位移明显较西、南侧大。基坑东侧由于在边坡范围内建筑物较多,地面超载较大,对支护结构的刚度要求较高,所以,方案采用三层锚杆支护。实测桩顶最大位移12mm,证明支护方案是合理的。支护结构的横向位移其空间效应十分显著,主要表现在∶边坡中部位移量较大,位移值向两端逐减;相同的边坡边界条件下。边坡较长时。其横向位移也较大。支

护对结构的横向位移与时间的关系规律比较清楚,主要表现在;在

基坑土方开挖至第一层锚杆标高以前,桩顶基本无横向位移;第一层锚杆标高以下,直至基坑到底后的 10d 以内,护坡桩持续变形,由于每层锚杆施工时,土层开挖需停止10~15d,所以,在部分地段,位移随时间变化曲线出现台阶;5月中下旬基坑到底后,基坑支护结构位移逐渐趋于稳定,但由于雨季基坑亮槽,且 7月中下旬降水集中、降雨量大,所以,各侧桩顶在7月下旬至8 月下旬均有一个变形量徒增的过程,在 8月中旬以后渐趋稳定。

5 结束语

(1)王府井停车楼深基坑综合设计施工技术针对复杂的水文工程地质条件,采用了三重管高压旋喷,注浆止水帷幕、软土地层锚杆提高锚固力、减少蠕变及土钉墙控制地层变形等多项施工技术。

(2)该项工程土钉墙支护基坑深度及用于严格控制地层变形情况均突破了传统土钉支护的限制进一步拓宽了传统土钉的应用范围。

(3)从开挖结果和经过一个雨季的考验来看,三重管旋喷注浆止水效果良好,保证了边坡稳定和地面建筑物的安全,这表明三重管旋喷注浆技术用于止水帷幕。加固软弱地层,改善地质条件是切实可行的,为地基处理和边坡加固提供了新的工程实例。

(4)监测资料表明支护方案合理、支护结构稳妥可靠,经受了雨季考验,保证了周围建筑物安全,取得了良好的经济效益和社会效益。