复合土钉墙在晋南基坑支护中的应用

GXF360 2018-01-01

展开全文

复合土钉墙在晋南基坑支护中的应用

杨国全

（山西冶金岩土工程勘察总公司第一分公司，山西侯马043001）

摘要：土钉＋锚喷墙是一种有效的越来越多采用的基坑支护方法，结合实际地质条件和具体基坑周边环境，采用土钉墙锚喷支护体系实现了预期的目的和效果，并对该支护体系的适用条件、范围做了简要介绍。

关键词：基坑；支护；止水帷幕；复合土钉墙；晋南

我国经济建设的快速发展、人民生活水平不断提高和居住环境不断改善的要求，促使我国建筑业迅速发展。高层建筑、地下商场、地下车库与人防工程大量的出现，伴随而来的是大批的基坑支护工程产生。显然，复合土钉墙支护体系由于造价低、效果显著而受到更多的青睐。

1 工程概况

某工程及附属设施项目工程拟建建筑物共3栋，楼高9层至13层不等。拟建基坑自然地面标高＋367.0m，基底标高＋354.85m，基坑净深 12.15m，局部 13.7m，基坑长约106m，宽约67m。基坑北侧紧邻变电站，西侧与已有建筑物及道路较远，东侧紧邻地下车库，车库基底标高＋357.85m，东南侧有东方明珠2号楼，2号楼为18＋1F，地基处理采用CFG桩，基底标高＋359.2m，基坑南侧距国税局宿舍25m。

2 场地工程地质条件与水文地质条件

该建筑场地所处地貌单元为冲积平原，场地内陆势基本平坦，地面标高约为＋367.0～＋368.55m。

根据勘察报告，地层条件及设计参数见表1。

表1 各岩土层及设计参数一览表

层号土类名称状态层厚／m重度／（kN·m－3）浮重度／（kN·m－3）粘聚力／kPa内摩擦角／（°）1素填土稍湿，松散 3.0 17.0 — 5.0 10.0 2 湿陷性黄土稍湿，稍密，具湿陷性 4.5 16.0 8.0 25.0 20.0 3粉土湿，中密 2.7 18.3 8.0 25.0 19.6 4 粉质粘土软塑～可塑 8.6 18.9 8.9 26.0 20.0 5 砂质粉土湿，密实 — 18.8 8.8 23.0 19.0

3 基坑支护设计方案

3.1 支护体系

（1）放坡结合土钉墙支护。基坑上部5.2m采用挖土放坡结合土钉喷砼支护，坡度1∶0.5；土钉孔径100 mm，杆体采用 Ф25螺纹钢筋，土钉长度 3.0m，间距 1.2 m，梅花形布设；喷射砼面层配置Ф6.5＠200×200钢筋网片，沿土钉端部菱形设置2Ф14加强劲。

（2）止水帷幕桩。基坑5.2m深度位置周围设2排搅拌桩，直径0.5m，桩间搭接150mm。全桩长采用四搅两喷工艺。水泥采用32.5矿渣水泥，水泥用量不小于60 kg／m，水泥土搅拌桩桩体强度不小于2.0MPa。水泥浆液的水灰比取0.6，桩位偏差不超过50mm，桩身垂直度偏差不超过0.5%。

（3）复合土钉墙。基坑采用两次开挖支护，第一级开挖深度5.2m，坡度1∶0.5，支护详见（1）；第二级挖到设计深度，坡度直立；5.2m以下采用6个剖面设计复合土钉墙支护；南侧1—1剖面采用竖向4根9m和2根15m土钉间隔方式、2—2剖面采用竖向5根9m土钉；西侧3—3剖面竖向采用5根9m土钉；北侧5—5剖面竖向采用3根7m土钉与1860级2根2Ф15.2mm 、L＝20m 锚索间隔方式；东侧6—6剖面竖向采用5根7m土钉；纵向横向间距均为1200mm，钉杆直径为Ф25mm，土钉均用HRB335级钢筋，土钉、锚索与水平夹角为15°角度，土钉孔径Ф100mm，锚索孔径Ф150mm。面层采用C20混凝土喷射，砼厚100mm，钢筋网采用单层双向Ф6.5mm钢筋，间距＠200×200mm，加强筋采用Ф14mm钢筋。局部杂填土层不宜采用钢筋土钉时，不降低拉拔强度前提下采用钢管土钉。

3.2 止排水与降水体系

基坑止水采用深层搅拌桩形成止水帷幕进行止水，边坡顶进行地面硬化并设置挡水台阶防止地表水排入基坑；基坑降水采用管井降水，基坑第一级开挖深度完成后立即进行施工；管井深16m，成孔直径Ф600mm；采用混凝土滤水管，最下端1.5m为实管，管径内径Ф300mm；井间距15～20m，布井位时避开梁、柱、墙、桩等结构体；降水井成孔后要求用清水换浆，下井管时要用编织袋包裹管间缝隙，确保不漏砂漏泥，管底要设托盘防止底端砂土涌入，滤料不得有粉末；填料时沿井口四周用铁锹均匀缓慢填入；成井后立即抽水洗井，水清后最少延长24h，而后每间隔6h开启不小于1h洗井；降水井成井后应作好明显的标记，专人巡查保护；降水井周边1.0m范围内土方不得机械开挖；应由专人人工清除；降水在第二级开挖前20d开始。

4 基坑质量检验

支护止水帷幕搅拌桩、土钉、锚索、混凝土喷面施工完成后进行了质量检测。检测选取要求：搅拌桩钻芯检测数量为总桩数的0.5%，支护土钉、锚索抗拔试验检测数量为土钉锚索总数的1%，土钉墙面层混凝土的强度及厚度每500m2检测一组。检测结果表明搅拌桩桩身连续、完整，钻取芯样呈短柱—长柱状，桩身完成完整性类别为Ⅰ类，质量评定为优良；锚索、土钉抗拔轴向拉力均满足设计要求；混凝土墙面层的强度及厚度均满足设计要求。

5 基坑的变形监测

5.1 监测项目

按《建筑基坑工程监测技术规范》一级基坑要求布置监测项目：重点进行基坑坑顶水平位移监测、垂直位移监测和周边建筑物、地下管线沉降监测、水平位移监测。基坑四周监测点布置：基坑各边每隔10～15m设置一个监测点，且每边不少于3个点。

5.2 基坑及支护结构监测报警值

北侧基坑顶水平、竖向位移速率2mm／d或水平、竖向累计位移20mm；东侧、西侧基坑坑顶水平位移速率5 mm／d或水竖向累计位移30mm，水平位移速率3mm／d或水平累计位移20mm；其余侧基坑坑顶水平、竖向位移速率5mm／d或累计水平、竖向位移30mm。

5.3 监测结果

本工程监测设置沉降观测点34个，水平观测点13个，裂缝观测点6个，坑外水位观测点2个；本基坑支护工程于2014年11月完工，历时14个月，根据等级不同调整观测频率，在土建地下室完成时，基坑周边地面沉降观测累计最大值为C14号点13.15mm，水平位移观测累计最大值为S08号点6.64mm，基坑东侧壁出现个别裂缝最大宽度为1.8mm，坑外水位变化为0.5m。基坑周边路面无开裂、塌陷等现象，建筑物、地下管线、设施等均完好无恙。

6 同类工程案例综述

在山西晋南的临汾、运城等地区，近几年来高层建筑多为18～28层，基坑深度5～13m，地层大多情况由湿陷性黄土、粉土、粉质粘土、粉细砂构成，水位通常情况在－6～－12m；基坑支护采用双排搅拌桩做截水帷幕、复合土钉墙支护体系；如果限于相邻建筑基础、管线、场地等，不能采用土钉、锚杆（锚索），则可局部采用排桩挂网喷砼支护，均取得了较好基坑效果，无一失败案例。