(太原市第二建筑工程公司,山西太原 030013)
慧泽家园C座住宅楼位于太原市体育路,某开发公司开发,我公司负责施工。其基坑设计范围60.6 m长,17.6 m宽,9 m深,土质上层为杂填粘土,下层为粉质粘土。
1)深基坑支护是高层基础工程施工的难点和热点。
2)设计院的灌注桩支护方案偏于保守,也不经济。
3)施工场地狭小,工期紧张。
深基坑支护是近年来地基基础工程的热点和难点,在缺乏规范和成熟经验的情况下,好多城市的深基坑支护都出现过一些问题。调查结果见表1。
表1 深基坑支护现状调查结果
从表1可以看出,造成深基坑支护事故的主要原因是支护方案的选择和(止)降水不理想,两项累计频率达到81.9%。
针对调查当中发现的主要问题,我们设定以下目标:
1)确定适当的施工方案,合理施工,确保安全。2)节约经济成本。
1)计算错误:主要是所采用参数有误,地质报告不详实;人为因素,未进行专门培训。
2)现场情况与地质报告不符或现场勘察没有彻底。
3)方案没有针对性或方案未经论证。
1)未按设计方案施工,施工方更改方案,工期、成本等因素;
2)未达到工艺要求,员工素质低,未进行专业培训;
3)组织施工不科学,没有详细的施工组织设计。
通过各种原因分析,要因确认结果如下:
1)方案未经论证、核实;
2)组织施工不科学。
1)提出的对策见表2。
表2 深基坑支护施工质量控制对策
2)根据现场实际情况,暂定四种方案进行讨论(见表3)。
表3 深基坑支护不同施工方案比较分析结果
通过对比,采用土钉墙支护较合理,下面就针对土钉墙支护进行方案设计计算与验证。
1)地质情况。a.杂填粘土:0.5 m ~ 1.5 m,φ =15°,C=15 kPa;b.粉质粘土:1.5 m ~23.5 m,φ =30°,C=15 kPa。
2)平均土层厚度(基坑深9 m)。a.杂填粘土:1 m;b.粉质粘土:8 m。
3)采用参数。a.①号土:φ =15°,C=15 kPa;②号土:φ =30°,C=15 kPa。b.γ =20 kN/m3。c.地面超载:q=20 kN/m3。
4)按土钉所受土压力公式:
其中,Ti为第i个锚钉所受的压力;q为坡上超载,kN/m2;γ为土的重度,kN/m3;Hi为第i个土钉的高度,m;Sx,Sy分别为土钉水平及垂直间距,取1.5 m;C为土的粘聚力,kPa。
代入式(1)得:
5)按土钉抗拔力(滑裂面外)计算公式:
其中,Tui为第i个土钉(滑裂面外)的抗拔力,kN;D为钻孔直径,m,取0.1 m;Lbi为第i层锚钉深入破裂面外稳定区长度,m;τfi为锚体砂浆与土体间各层土的粘结强度,kN/m2,参照《土层锚杆设计与施工规范》,取值如下:
粘土为40 kPa,粉质粘土为80 kPa。
而式(2)中:
其中,Ti为第i层土钉所受土压力,前面计算已得出;Tt为试验拉拔力;Ko为安全系数,一般取1.5;Lbi为第i层稳定区内长度,m。
而式(3)中:
将式(4)代入式(3)得:
将式(3)代入式(2)得:
6)安全系数K计算公式:
计算得:
7)按不同深度土钉总长度公式:
式中:LNi——第 i层土钉总长,m;
Lai——第i层土钉滑移面内长度,m;
Lbi——第 i层滑移面外长度,m。
对性能相差不远的分层土体φ及C值取各层土的φ,C值,按厚度加权平均得:
2≤N <10,OA'=0.3h(N 为标准锤击数4.3)。
解得:
当 OA1=10.7 m,La1=5.3 m,LN1=6 m,OA2=9.2 m,La2=4.5 m,LN2=7.4 m,OA3=7.7 m,La3=3.8 m,LN3=9.5 m,OA4=6.2 m,La4=3.0 m,LN4=10.6 m,OA5=4.7 m,La5=2.3 m,LN5=11.2 m,OA6=3.2 m,La6=1.6 m,LN6=10.7 m。
8)深度在9 m的各层土钉,其计算结果汇总如下:
∑T=286.03 kN,∑Tu=838.29 kN,K=2.93。
9)土钉计算公式:
10)抗滑安全验算:
其中,KH为抗滑动稳定安全系数;ETi为墙后主动土压力;Fi为假设墙底断面上产生的抗滑合力;B为宽度(0.4H~0.8H)。设宽度为6 m,φ按底部30°。
通过计算验证所有安全系数K均大于规范要求的1.5,设定方案满足要求。证实了该方案的可行性。
1)编制施工方案。
2)施工工艺。
采用先喷后锚,挖土到土钉位置下一定距离铺钢筋网,并预留搭接长度,喷射混凝土,达到一定强度,打入土钉,挖第二层坑到第二层土钉下一定距离铺钢筋网,与上层钢筋网上下搭接好,同样预留钢筋网搭接长度,喷射混凝土,打第二层土钉,直到基坑全部深度。
3)施工段划分。
实行平行流水作业,按土钉高度下500 mm作为分层面,共分六层,在同一分层面上划分四个施工段分段施工,缩短工期15 d。
4)施工监测。
a.沿基坑边每10 m设一个观测点,用经纬仪观测坡顶水平位移,基坑开挖期间,每天测一次,正常情况下5 d测一次。b.利用已设定的点,用水准仪测坡顶沉降,基坑开挖期间每天测一次,正常情况下5 d测一次。
通过这次使用,不仅有效的克服了工程中遇到的难题,而且有效的保证了工程质量及工期,为我们以后的施工奠定了基础。今后的工作我们将继续发扬求实创新,协作奉献的精神,学无止境,以质取胜,以优取信,企业才能更好发展。
[1]余志成.深基坑支护设计与施工[M].施文华,译.北京:中国建筑工业出版社,1997:281.
[2]杜曰武.基坑支护技术若干问题的思考[J].山西建筑,2011,37(1):53-54.