周国金
(辽宁工程勘察院厦门分院,福建 厦门 361008)
本工程位于厦门海沧区马青路北侧,为某公司干部宿舍楼,地上十一层、地下一层,总建筑面积约9000m2,地下室基坑开挖面积约1300m2,基坑开挖深度约5m。
拟建场地南侧为城市道路,其余三侧均较空旷,50m范围内无建、构筑物分布。本场地土层自上而下分为:杂填土、粘土、淤泥质土、中粗砂、残积砂质粘性土:
杂填土:杂色,多以碎砖、瓦砾、碎石快、旧建筑物基础,砂砾、粘性土等组成,局部含有生活垃圾;湿~饱和,松散~稍密,中~高压缩性。
粘土:灰黄、褐黄色、褐灰色,多含铁锰质氧化物、腐植物根茎;可~软塑,中~高压缩性。淤泥质土:青灰色,有时含少量粉细砂,腐植物碎屑,贝壳残片,流~软塑、高压缩性、高灵敏度。
中砂:浅黄、灰白色,泥质含量约占15-30%,砂、砾成分以石英为主,颗粒级配差,稍密状。
残积砂质粘性土:浅黄、褐黄色,成分由长石风化的粘土矿物及石英、云母碎屑等组成,无摇震反应、干强度中等、韧性较差。
3.1 本工程基坑支护采用自钻锚管式土钉+喷锚网支护结构,设计验算内容如下:锚管抗拔强度验算;基坑抗倾覆稳定验算;基坑抗滑移稳定验算;基坑整体稳定验算;基坑底抗隆起稳定验算。
3.2 设计参数取值说明
地面严禁超载,地面堆载取10kN/m2;土体内聚力、内摩擦角考虑雨季、台风影响折减20%;土压力计算:采用朗肯土压力理论进行计算,水土合算。验算时淤泥质土中的抗拔力控制在6kN/m内(可以根据锚管抗拔试验进行调整);设计中的土钉的抗拉安全系数应大于1.5;抗隆起、抗滑动、抗倾覆的安全系数应大于规范要求。
3.3 设计方案
1)锚管采用φ48mm×3.5mm钢管制作,在管壁上呈梅花形开设φ8mm出浆孔,孔距300mm,锚固端2000mm范围内管壁上不得开设小孔;锚管大样详见图1。
锚管内注浆用水泥浆水灰比0.4,注浆压力为 0.5MPa,注浆量不小于25kg/m;基坑斜坡面喷射混凝土强度等级为C20,水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥,喷射厚度100mm,内配φ6.5@200双向钢筋网片,横向连接筋为φ18;锚管长度为8m,锚管水平、竖向间距为1.5m;放坡坡度为1.5:1;挖土至第一道锚管标高深度,沿基坑各边,每完成15m长度的土方开挖立即进行相应范围内的土钉及坡面施工;待已施工完的土钉达到70%设计强度后,即土钉施工完6~7天后,可挖土至下一道土钉标高深度,进行下一道锚管的施工;基坑地表设置明沟排除地面水,坑内采用集水井方式排水;基坑监测内容:土钉墙沿深度方向深层土体水平位移(利用测斜管监测);基坑支护沿深度的水平位移监测:最大侧向水平位移控制值为连续三天不大于5mm/天,当天不大于15mm,累计最大值不超过50mm。
4.1 锚管支护
按设计坡度进行放坡,坡面采用C20喷射混凝土护坡,内配φ6.5@200钢筋,坡顶设一道300×300排水沟。
4.2 土钉墙施工工艺流程
土钉墙施工与挖土交错进行,相互影响,其工序为:先开挖第一层土体,再进行第一道土钉墙施工,待支护强度达到要求后再进行第二层土方开挖,依此类推。
4.3 土钉支护
锚管在施工过程中的定位偏差应小于50mm,坡面用Ф6.5钢筋按200×200mm编织挂网与锚管头连接,锚管头设置2Ф18与通长横向连接筋2Ф18焊接,喷射C20厚度为100mm的混凝土(粗骨料粒径为5-10mm)。支护结构剖面图如图2。
图2
4.4 锚管抗拉试验
图1 自钻式锚管剖面图
锚管拉力试验采用液压式ZY-30型锚杆拉力计,张拉试验数据如下表:
试验表明,锚管式土钉在软土地区抗拔力能达到设计要求。
4.5 施工注意事项
严格按设计相关要求施工;严禁基坑边出现大的震动荷载,砼搅拌机等机械放在基坑影响范围之外;软土基坑必须分层开挖,到淤泥质土层后,必须跳挖,挖土长度不超过10m。挖好后及时顶管,严禁暴露。已施工完的土钉墙达到70%设计强度后,即土钉墙完成6~7天后,方可挖土至下一道土钉标高深度,进行下一道锚管的施工,严禁盲目超挖;基坑开挖过程中,采取措施防止碰撞支护结构,避免扰动基底原状土;挖土深度控制在设计锚管下30cm内;开挖至坑底标高后,坑底及时进行基础工程施工;锚管打入角度严格控制在15。内,防止打入角度过大,降低锚管设计有效长度,特别是最下面二排锚管[1];开挖之前编制监测方案,开挖时及时观测,特别是大面积退土时增加监测频率;遇到监测数据超过警戒值或不收敛必须及时报告设计单位,并采取应急措施控制支护变形;编制应急处理方案,准备应急回填沙袋、挖土机、运输车辆,准备应急抢险人员、物资。
为确保施工安全和开挖的顺利进行,在整个施工过程中进行全过程监测,实行动态管理和信息化施工,及时获取基坑开挖过程中支护结构及周围土体的受力与变形情况,随时对施工方案进行调整。
深层水平位移监测:深层水平位移监测是观测支护结构各深度的水平位移量;当测出支护结构在没有荷载作用下位移急剧增大则表示土体濒临破坏。本工程采用CX-3C型伺服加速度测斜仪施测,基坑各侧支护结构内共埋设10根测斜管,测点编号为CX1~CX10。支护结构最大累计水平位移出现在CX6点第25次测量(终测)在首排锚管锚固点标高处,位移值为39.56mm。全程监测数据及现场实际工况表明整个支护结构体系是安全可靠的。
通过本工程锚管式土钉施工实践,结合考虑安全性、施工工期及造价,软土地区采用土钉墙与喷锚网支护相结合的方案,并利用锚管代替传统的土钉是可行的;同时锚管式土钉锚固能力较钢筋有所增强,受锚管式土钉墙的作用,土体放坡坡度可以相对较陡,同时抗滑移、抗倾覆和整体稳定性均可达到要求[2]。工程实例表明,锚管式土钉在挖土深度不超过5米的软土基坑工程中造价较低,经济优势明显,安全系数高;基坑挖土深度超过5米的基坑工程中造价较高,经济优势不明显,安全系数降低;基坑挖土深度超过7米的基坑工程中安全系数很低,风险过大,建议不要采取锚管式土钉支护。
[1]梁磊.深基坑支护设计及施工[J].沈阳建筑工程学院学报,20088,02
[2]苏延敏.大直径锚管土钉在广州某深基坑支护工程中的应用[J].工程建设,2008,01