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深圳某大厦基坑部分土钉墙支护

357 2021-11-02 13:36:37

1.工程概要

深圳民航大厦位于上埗南路与深南中路交叉路口的东南角,占地面积约12500m2。总建筑面积约8万 m²,由香港物耀发展有限公司和深圳航空公司共同投资开发,该大厦由深圳华森设计顾问公司设计,其中基坑支护由冶金部建筑研究总院深圳分院设计。该大厦由三童高 30 层的塔楼组成。1~3层为裙房,将三座塔楼连在一起.钢筋混凝土框前结构,大直径人工挖孔桩加筏板基础。地下室三层,基坑开挖深度 9.5~13.5m,地面北高南低。

基坑西侧为上埗南路,开挖线距红线约10m,采用土钉墙支护;基坑北侧距红线较远,但作为施工场地。且边坡最高,采用放坡护坡与土钉墙支护相结合;基坑南侧为南园路,距基坑仅 2m,采用护坡桩加预应力锚杆支护;基坑东侧为上步小商品市场,市场房屋紧邻红线,采用护坡桩加预应力锚杆支护;基坑支护总长度为405m,其中土钉墙支护长度 200m,面积约3000m²;详见基坑支护平面图8.9-9。

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2.工程地质条件

根据中国有色金属工业长沙勘察院深圳分院编制的工程地质勘察报告书,场地内分布的地层自上而下大体为;

(1)人工填土层,分布整个场地厚度约1.5m;

(2)淤泥质粉质粘土层,分布于局部地段,基坑西侧中部有此层,厚度约1.5m;

(3)砂层,分布于场地南侧,厚度约1.5m;

(4)粉质粘土层,分布于整个场地,厚度约15m;

(5)以下为花岗岩基岩,以风化程度分为强风化、中风化和微风化,基坑开挖未到此层。场地地下水稳定深度0.5m~1,4m,地下水主要分布于砂层。粉质粘土层和基岩裂隙中地下水补给来源主要靠大气降水。

3.设计计算

(1)基坑支护方案选择

1)根据场地位置和地质条件,基坑周围没有多层的建筑物.地下水位高。水量充沛。故基坑开挖时采用人工降水措施,即沿基坑周边每隔约 20m 设置一个降水井,降水井为深井管井降水,效果较好。

2)基坑南侧和东侧。紧邻城市道路和小商品市场建筑.采用护城桩加预应力锚杆支护方案,围护桩为φ1200mm的人工挖孔桩,间距 2m,预应力锚杆长 20m,设计拉力为 300kN (围护桩设计施工监测情况略)。

3)基坑西侧和北侧,根据场地条件,采用适度放坡后土钉墙支护方案。土钉墙支护典型剖面见图8.9-10。

土钉长度5~6m,土钉水平间距均为1.5m,垂直间距1.0~1.3m,土钉直径 80mm,土钉钢筋均为Ⅱ级钢筋,直径 25mm,土钉与水平面之间的夹角为10°;喷射混凝土厚 100mm,配钢筋网为 φ6@250×250。

(2)土钉墙设计计算

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土钉墙施工是随着土方开挖分段分层施工的,每层施工长度约20m,每层开挖深度不超过2.5m,以机械挖土后,辅以人工修整坡面,使其达到设计要求的坡度和平整度,以便喷射混凝土施工。

基坑施工前.先做人工降水措施。确保地下水位在开挖面以下。并做好地面和坑内的排水系统,坑内和坡顶不得积水,防止雨水浸泡。

喷射混凝土可根据土质情况分两次喷射,也可一次喷射成型。喷射混凝土厚度为100mm,第一层 50mm混凝土喷射完成后。挂设钢筋网。紧固土钉,再喷射第二层混凝土至设计厚度,喷射混凝土强度等级为 C20,喷射混凝土配合比为;水泥;砂∶石=1∶2∶2。

土钉施工分层进行,主要采用洛阳铲成孔,局部地段用地质钻机成孔,清孔后,插入钢筋,灌注纯水泥浆至孔口溢出,在水泥浆凝固后。补浆一次。采用 425号普通硅酸盐水泥,水灰比为0.5。

5.质量检验和监测

(1)土钉抗拔力试验

土钉试验场地位于基坑西侧,地层为粉质粘土,土钉抗拔试验分二组,第一组土钉长6m,土钉钢筋为φ18。共二根,编号1号、2号,第二组土钉长4m,土钉钢筋为φ16.编号为3 号、4号,其试验结果见表8.9-4。

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计算所得摩阻力吻合较好,因此在土钉墙初步设计时,可采用土体的抗剪强度对土钉的抗拔力进行估算,待土钉现场抗拔试验后,再对土钉力进行修正。

(2)喷射混凝土抗压强度试验

喷射混凝土抗压强度采用直接喷射混凝土标准试块的方法(由于没有切割加工试块的条件)。共做标准试块3组。计9块。试块抗压强度平均值达38.8MIPa。均超过了设计的要求。

(3)监测

沿土钉墙顶每隔 10m设一个监测点,测试坡顶水平位移,监测结果显示,基坑北侧坡顶最大水平位移为 26mm,在雨季中未出现任何问题;基坑西侧在连续数天的大暴雨后,坡体饱和,局部发生整体滑动,出现塌方,滑裂面出现在土钉范围之外,土钉墙整体失稳,后采用了放坡喷锚进行加固。该处在失稳前监测的最大位移为 153mom;基坑西侧其它地段,监测最大水平位移为 54mm,边坡未出现失稳,安全渡过了雨季。

6.技术经济效果

总体来说,该工程采用土钉墙支护还是成功的,节约工程费用 300多万元,该工程基坑东侧、南侧采用护坡桩造价约 430万元,原设计北侧和西侧也是采用护坡桩,后改为土钉墙支护造价仅约100万元。尽管土钉墙西侧局部出现塌方。花费约 40万元修复。但这并不是该技术本身的原因,而是由于自然和人为的因素造成的;比如该处坡顶有一个蓄水池,长期渗漏,浸泡坡体,就是其中一个原因;连续出现50年未遇的大暴雨,地下水位上升,降水井损坏失效,也是一个直接的原因,因此土钉墙支护必须做好排降水工作。