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岩土研究院

工程实例-旋喷桩和灌注桩组合挡土壁工程实例

320 2022-03-16 16:45:09

一、工程概况

采用灌注桩和旋喷桩相结合的挡土壁,即先施工保持一定间距的灌注桩,使其间距小于旋喷桩的直径,然后在灌注桩之间进行旋喷,从而形成连续的灌注桩与旋喷桩组合挡土壁;也可在不连续的灌注桩后施工一排连续的旋喷桩,形成联合挡土墙。组合挡土壁的形式如图10.6.1所示。

这种组合挡土壁的特点是,以钢筋混凝土灌注桩为主,抵抗土压力产生弯矩,而旋喷桩主要用于挡地下水,同时也增加挡土壁的整体强度。灌注桩与旋喷桩组合挡土壁,在日本以及欧洲已经在若干工程中应用,而武钢翻车机室通廊的深基坑工程。是我国首次采用这种形式的挡土结构,并获得了成功。

二、工程地质条件

武汉钢铁公司矿石厂位于长江南岸,武钢厂区东北部。地形标高在 20~30m 之间。地基土主要由人工堆积层、第四系河流相冲积粘性土、粉细砂、卵石层、第三系砂岩等组成。地层由上至下描述如下;

1.植物层。厚度0.2~0.4m。

2.人工填土层。由矿石、碎石所组成的杂填土,部分地区是以粘性土为主的素填土,厚度一般在1~6m 之间,呈松散状态。

3.吹填土。主要由褐色粘质粉土组成,含有粘土及粉质粘土团块,厚度为0.2~1.9m,呈松散状。

4.冲积层。粘质粉土、粉质粘土、粘土、粉细砂,为基坑开挖范围内的主要土层。

5.卵石层(砾石和砂)。主要由乳白色石英岩和少量紫红色砂岩组成,埋深较大,在挡土桩深度以下。

6.第三系砂岩。

各层土的力学参数如表10.6.1所示。

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三,设计计算

武钢矿石厂地下通廊施工需要进行基坑开挖,其中1号通廊长约60m,宽 10.5m,深度3~9m;2号通廊长24m,宽8m,深度3.3~6.7m。由于该场地不具备放坡条件,地下水位在地表-1~-1.5m,基坑的支护除要求挡土外,还要求挡水。经和连续墙相比,采用了造价较低的灌注桩和旋喷桩组合挡土壁的设计方案。

选取标准钻孔土质柱状图(图10.6.2),为计算方便,取两种土的加权指标 c=25.2kPa,φ = 13°,开挖时地面统一先挖至 20.98m。

计算时土压力和水压力由灌注桩承担,旋喷桩的作用计算时不考虑,作为安全储备。桩顶用梁连接,并加钢支撑。

水压力、土压力计算结果如图 10.6.3所示。开挖面以下主动、被动土压力为0的位置y=1.04m,最大剪力Po=314kN,最大弯矩 M=704.5kN'm,土最大埋深取6.0m。

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四、施工方法

采用三管喷射注浆,施工程序如下;1.旋喷机就位;

2.在低压状态下启动泥浆泵、清水泵,同时启动空压机和钻机,将喷头送至设计标高,在此过程中,观察压力表变化,防止喷嘴堵塞;

3.正常启动设备,按设计施工参数边提升、边喷射,相邻两端旋喷桩之间应搭接 20cm;4.喷至设计标高,提出喷射管;5.移桩位。

按上述程序施工时,一定要严密配套,并由专人记录整个施工过程。

三管旋喷施工机具比较复杂,配套设备多,主要施工机具有主钻机、空压机、泥浆泵、高压清水泵及其他附属设备。工程的施工参数为;

空压机,压力50~70N/cm2²,

1.流量 12L/min;

2.清水泵,压力1.8~2kN/cm²,流量 55L/min;

3.泥浆泵,压力150~250N/cm²,流量100L/min;

4. 主钻机,提升速度 16~20cm/min,回转速度 20r/min;

5.水灰比,1∶1。

五、质量检验

由于三管旋喷桩固结体性质受控因素很多,因此需有严格的检验方法。室内试验结果表明,加固体单轴抗压强度为1~1.5MPa,渗透性很小,相当于粘性土的渗透系数。检验结果证明,旋喷桩挡水效果较好,深基坑开挖后能保持稳定状态。