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依人大厦深基坑边坡土钉墙支护实例

282 2021-11-24 10:56:48

一、工程概况

厦门市依人大厦地处厦门市次中心江头小区,基坑边坡西侧距离福厦路6m,地下埋设有φ1200污水管及φ300 自来水管。与边坡距离分别为0.9m及4.2m;北侧与永同昌大厦红线重叠;东侧距小区规划路0.5m;南侧紧挨5号路,路下距边坡 3m处理设有雨水管、污水管、煤气管等。

拟建大厦塔楼地面以上 32 层,地下室 3层,用地面积 4389.07m²,总建筑高度112m,建筑面积51448m²,基坑开挖深度 12m,围护面积2346.16m²。

拟建场区基坑平面图见图1。

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二、工程地质条件

(一)地质条件

场区土质情况较为复杂,自上而下土层分为∶

(1)素填土。主要为砂质粘性土,厚度为1.0~4.0m。

(2)表土。为原始地表土,厚度为0.0~0.3m。

(3)淤泥质粘土。灰黄一灰黑色,粘性大,混有少量分布不均匀的中细砂颗粒,含有机质。上部固结较好,很硬。下部随含水量的增加固结度差,较软,,其厚度为0.3~3.1m,摩擦角 5°,粘聚力为50kPa,重度为17.8kN/m³。

(4).淤泥。灰黑色,部分地段含有少量中细砂颗粒,含有机质和腐殖质,软塑、饱和、欠固结,低强度,厚度为0.4 ~3.6m,内摩擦角3°,粘聚力为6kPa,重度为17.5kN/m²。

(5)砂质粘土。灰褐色,成分以粘性土为主,其间混有 20%~30%的中粗砂颗粒,土层结构均匀,可塑、湿、中密。厚度为1.3~4.0m。摩擦角为15°,粘聚力为 25kPa,重度为 18.4kN/m3。

(6)淤泥质中粗砂。灰绿色,砂质不纯,含有 20%~30%淤泥,局部地段为中细砂,饱和、中密,厚度为0.0~2.1m,摩擦角为15°,粘聚力为2kPa,重度为19.1kN/m²。

(7)花岗岩残积土。褐黄、灰白、灰绿色,呈可塑—硬塑,湿、中密状,力学性能从上而下逐渐增强,粘聚力为26°,粘聚力为25kPa,重度为18.5kN/m³。

(二)地下水

受永同昌大厦施工的影响,地下水变化复杂,没有统一的地下水位。但根据《依人大厦工程地质勘察报告》。地下水对基坑开挖和围护影响不大。

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三、支护施工

(1)开挖、修坡。土方开挖应注意留保护层,以保证少扰动边坡原状土,每次开挖深度为土钉设计层高加0.3~0.5m,正面宽度以施工速度为制约条件,一般控制在10~15m 为宜,开挖后应及时修坡。

(2)初喷混凝土。其厚度为 40~50mm,使暴露土体及时封闭。

(3)成孔。视土质选用洛阳铲、电动螺旋钻,当孔深大于 12m 时,采用地质钻成孔。(4)土钉安放。成孔后,应及时安放土钉(连同注浆管)送入孔中,土钉对中支架视土质情况采取不同间距(1.0~2.0m)、不同形式(当土质较软时,加焊船型铁皮等)。

(5)注浆。采用孔底出浆、孔口加压方式。为保证早期强度,掺适量三乙醇铵。

(6)编钢筋网,焊土钉连接筋。

(7)复喷混凝土至设计厚度。

四、设计及施工中存在一些问题的处理方法

(1)人工填土层。该层因含较多碎石、砖等,成孔较为困难。实际施工中,如局部孔位无法按设计孔位成孔。则采取加长周边土钉长度的处理方法∶以确保土钉整体有效锚固长度为原则。

(2)西侧边坡支护修改。因该侧土层土质条件比预料的差,实际施工中对设计做了适当调整,原方案该侧边坡为1∶0.1,实际开挖发现3m回填土非常松散,因此上部改为1∶1 放坡,其下部采取垂直坡,并加打一排垂直钢筋混凝土树根桩(φ180L11000mm @600mm),并把第二排锚杆由原来的12m加长至 15m。

(3)局部坍方段处理。虽地质报告中地下水对基坑开挖围护影响不大,但西侧约3.2m深部位的市政污水管砂垫层及边坡底部夹砂层均出现流砂现象。开挖面一经形成。即出现大量渗水流砂,逐层剥离、并逐步扩大形成空洞,若不及时处理,对边坡稳定危害极大。实际施工解决方案是∶预先打人一排倾角约 80°斜筋(主 22L2000mm@200~400mm,在边坡开挖时预留约20cm 厚土层,当开挖面形成后,立即人工修坡至设计边线,并在插筋里侧置入1~2层竹片跑道板,同时在适当部位设导水管,然后布钢筋网,进行喷射混凝土封闭。喷射混凝土料中宜适当增加速凝剂。以保证早期强度,该工程采取这种方法处理流砂效果很好。

(4)淤泥层土钉施工。由于本工程淤泥呈软塑状,西南侧该层土钉长度在实际施工中,作了调整,土钉加长到15~16.5m,同时把锚孔直径增加到 φ130,采用地质钻造孔,但在安放土钉杆体时仍存在杆体下沉现象,虽该部分土钉对中支架采取加密措施,但效果并不十分理想,只有在对中支架下侧焊船形垫片的,才取得了较好效果。

五、施工观测

本工程基坑围护施工,共设14 个沉降观测点,进行全过程跟踪观测。基坑边坡最大沉降量为30~80mm,为基坑深度的0.25%~0.67%,同时在西面及南面地面出现了2~3道贯穿裂缝,缝宽为5~25mm。

六、总结

(1)本工程基坑围护、总体上是成功的,确保基坑在地下室施工过程中的安全稳定。

(2)土钉锚固力取值每米 25kN,经拉拔试验证明,可以达到设计值,但由于土钉延通长受力的不均匀性,特别在软土层。更应考虑蠕变因素,建议在类似土质围护设计中残积土取每延米20kN;回填土与淤泥质土取每延米 15kN。

(3)沉降观测和地面开裂状况表明,该工程变形量偏大,说明支护体系实际安全系数偏低。其原因有三个;①该场区土质条件较为复杂,某些部位土质条件与地质报告不符;② 地质报告中淤泥质土粘聚力C值取 50kPa,偏大;③软土区土钉锚固力取值稍偏大;

④设计在软粘土中采用楔形滑动面稳定分析难以反映土层滑移实际状况,宜采用圆弧滑动计算内部整体安全稳定性,这才较符合实际。

(4)由于岩土工程不确定因素多,采取信息化施工,可及时掌握情况,调整设计及施工方案,以确保围护工程安全稳定、经济合理。

(5)地下室桩承台施工对边坡的影响。桩承台、地梁施工会导致基坑有效深度的增加,同时可能因该部开挖,而破坏坡底护面,在地下水量较丰富的情况下,而引起流泥,继而引起局部坍塌,更甚者可能导致边坡失稳,本工程西南侧曾发生过因流泥而导致的局部坍塌现象,经及时处理。才确保了边坡整体稳定。