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1、高层建筑深基坑支护 与降水方案设计施工实例 张俊 东 1 概况 拟建某大厦工程项 目占地面积7 2 万平方米，总建筑面积 约为6 0 8 万平方米。地下部分共3 层，层高3 6 5 米，由大型 商业、地下车库组成 ；地上部分由住宅、公寓、办公楼、集 中商业组成。基坑围护结构深坑部分采用排桩联合预应力锚 索支护体系，局部采用排桩联合土钉墙支护；浅坑部分采用 土钉墙支护；采用管井降低地下水位。 2 工程地质、水文地质情况 2 1 工程地质特征 场区范围深度范围内由杂填土、粉细砂、粘土、细中砂 组成。现将基坑相关的岩土特征由上至下述如下： 岩土编 号 岩土名 称 土层 厚度 ( 米) ( 1 ) 杂
2、填土 0 4 2 3 ( 2 ) 粉细砂 1 3 4 一 l 4 4 ( 3 ) 粘 土 2 4 4 ( 4 ) 细 中砂 3 3 8 O ( 5 ) 粉质粘土 0 8 2 1 2 2 水文地质特征 本场地地下水为潜水，以大气降水及邻区其它类型地下 水渗入补给为主。常年地下水位为9 l 2 1 0 8 米，地下水位高 低受季节性影响较大。 3 基坑圈护结构类型及结构设计 3 1 基坑 围护结构类型 本基坑南北长约3 8 0 米，东西长约2 5 0 米。基坑开挖深度 北部深坑1 4 5 米、南部浅坑1 2 0 米。基坑围护结构采用排桩 联合预应力锚索支护体系，部分采用土钉墙、砌墙挡 土：降水采用
3、管井井点降水。基坑围护结构的安全等级为一 级。 3 _ 2 基坑围护结构设计 本着 “ 安全可靠，经济合理 ，技术可靠，方便施工”的 原则，基坑支护方案如下：基坑西侧、南侧上部5 米深度采用 土钉墙支护，下部采用混凝土灌注桩加预应力锚索支护，北 侧、东侧采用混凝土灌注桩加预应力锚索支护；土钉墙按1 ： 0 - 2 放坡，自上而下布设2 道土钉，采用梅花形布置，第一排 距地面2 0 米，长4 米，第-a h 地面3 5 米，长4 米，采用1 中 1 8 土钉筋体 ，土钉尾部设置水平弯钩 ；土钉角度水平向下 1 5 。 ，土钉钻孔内灌入M2 0 水泥浆，常压注浆。面板采用 6 5 2 0 0 X
4、2 0 0 的单层钢筋网片，网外设置中1 4 横向拉筋，同 土钉主筋尾部弯钩焊接牢固，然后喷射C 2 0 g lB 石混凝土，平 均厚度为8 O mm，其初定配比为：水泥：砂：碎石 ：水 =1 ： 2 ：2 ：0 5 ，碎石的最大粒径不超过1 2 mm，喷射混凝土机的 工作压力为0 3 0 4 MP a 。坡顶设置泛边及排水沟，泛边宽 度1 O 米，与坡面砼连为一体。桩锚支护结构，桩体采用钢筋 混凝土灌注桩，灌注桩桩径0 8 米 ，有效桩长分别为1 5 5 米和 2 O 米。桩身混凝 土强度 等级为C 2 5 。桩 顶设置8 mm X 4 0 0 mm混凝土冠梁，增强围护桩的整体性，混凝土强度
5、等级 为C 2 5 。锚索一桩一锚布设 ，锚索钻孔直径 1 5 O mm，倾角水 平向下1 5 。 ：锚索采用2 束、3 束7 5 的1 8 6 0 级钢绞线，注 浆采用 强度等级 为 M2 0 水泥 浆 ，水灰 比为0 4 5 ：1 0 5 0： 1 。腰梁采用两根工字钢。桩间土支护采用5 5 mm5 5 mm的 钢丝网，通过膨胀螺栓与桩连接。然后喷射C 2 O 混凝土，配 合比为水泥：砂 ：碎石=1 ：2：2( 重量比 )，喷射混凝土 厚度为5 0 - 8 0 mm。 8 9 孱 a 0 喷射混凝土 钢 筋 网 片 泛 边 5 1 8 6 0 钢绞线为2 束7 中 的 级钢绞线， 1 t
6、： ； ； 锚杆体灌注M 2 o 素水泥浆液， 锚杆轴向 1 由 g 王钢 设计拉力值为2 8 2 0 K N 。 锚杆为一桩一锚布设，锚杆孔径1 5 0 m m ， 钢绞线为3 束7 05 的1 8 6 0 级钢绞线， 锚杆体灌注M 2 0 素水泥浆液， 锚杆轴向 设计拉力值为3 6 5 K N 。2 I 2 5 b S - 字钢钢梁 西 侧 、 南 侧 基 坑 支 护 剖 面 图 钢 筋 砼 灌 注 桩 4 基坑降水方案设计 根据工程地质、水文地质条件，采用管井降水方案。由 于基坑面积大，水位降深大，降水有一定难度 ，所以不但在 槽四周布置降水井，还在基坑中间布置了疏干井。降水井布 置在泛
7、边外侧1 0 米的位置，间距1 1 m左右，井深2 5 m，成井 井径6 0 0 mm，滤水管外径3 0 0 mm，共计1 1 3 g E 。疏干井共计 4 fl ，兼作水位观测井。在基坑顶部适当位置用红砖砌筑排水 沟，用以拦截地表水，坡顶排水沟经沉淀池与市政排水系统 连通：基坑底部沿护壁围护桩侧用红砖砌筑排水沟，基坑底 部各拐角点设置集水井，用以排除基坑内积水。 5 基坑支护施工 5 1 基坑支护施工步骤 a 在施工场地上施做降水井及坡顶排水沟、地面排水系 统 ；b 第一步土方开挖；c 施做土钉墙 ：d 施做围护桩 ；e 开 挖冠梁土方，凿桩头，做冠梁；e 开始降水；f 第二步土方开 挖 ；
8、g 桩 间土喷护；h 施做第一排预应力锚索及工字钢腰 梁 ；i 第三步土方开挖；j 桩间土喷护；k 施做第二排预应力 锚索及工字钢腰梁；1 第四步土方开挖；m 桩间土喷护； n 收 马道土方、做马道处锚索、桩间土喷护。 5 2 基坑支护施工 5 I2 1 桩锚支护结构体 系施工 a 护坡桩为钢筋混凝土灌注桩，采用长螺旋反插钢筋笼 的施工工艺。流程如下：钻机就位一钻孔至设计深度一压灌 混凝土提钻一反插钢筋笼一成桩一移机。 b 冠梁施工： (1)凿净桩顶浮浆： ( 2) 冠梁钢筋绑 扎； ( 3) 模板安装； ( 4) 浇混凝土。 c 桩间土护壁：用5 5 mm X 5 5 mm钢丝网，喷8 O
9、mm厚 C 2 0 豆石混凝土。 d 锚杆施工：锚杆施工采用专用锚杆钻机 ，用长螺旋干 孔排渣钻进行施工。施工工艺流程：钻机就位一校正孔位调 整角度一钻孔至设计孔深一安放锚索一灌浆一养护一安装腰 梁、锚头一张拉锁定。 ( 1) 杆体制作，按照设计要求制作锚 杆体，保证杆体长度；注浆管与锚杆体绑扎牢固；锚索的表 面应设置定位器，定位器的间距，在锚固段为1 0 m，在自由 段为5 0 m，每个根锚索留置0 8 m长的张拉及锚 固量。 ( 2) 灌浆，灌浆水泥宜用P 0 4 2 5 # 普通硅酸盐水泥，水灰比0 4 0 5 。采用一次灌浆法，注浆管端距孔底1 5 O mm，灌注时， 管口要始终埋在砂
10、浆中，待浆液灌满后 ，封堵孔口，以0 4 一 O 6 MP a 压力补浆，稳压数分钟。 ( 3) 锚杆张拉，加工异型 支撑板，调整角度，使腰梁承压面在同一平面上，保证与锚 杆作用力方向垂直。承压面应平整并与锚杆轴线方向垂直。 锚杆灌浆后，待锚固体强度达到设计强度8 0 ，即可进行预 应力张拉，预应力值一般为设计锚固力的7 5 8 O ，分级加 载，当锚索预应力没有明显衰减时，可锁定锚杆。锁定后如 有明显应力损失时，应进行补偿张拉。 5 _ 2 l 2 土钉墙边坡支护施工 a 施工流程：开挖一修坡一编网一首次喷射砼一成孔一 安放土钉锚一注浆一张拉一顶端焊接一二次喷射砼。 b 主要施工方法： (
11、1) 造孔，本工程采用人工洛阳铲、 用专用锚杆钻机成孔。成孔直径1 1 0 mm。根据施工设计图确 定 孔位 ，成 孔间距 4 - 1 O 0 mm；成孔 深度+ 2 0 0 mm、 一 5 0 mm：成孔直径+ 2 O mm、一 5 mm ：钻孔倾角误差不大于3 0 。 ( 2) 土钉制作与安放，土钉由水泥砂浆和土钉筋体组成，土 钉筋体长度 =土钉孔深+ 0 2 m。每隔2 3 m焊接对中支架， 形成锥形滑撬 ，保证钢筋处于钻孔中心部位。水泥砂浆强度 标号为M2 0 ，水灰比0 - 5 。采用一次注浆工艺，分注浆和压 浆两个阶段。注浆压力为0 4 MP a 。注浆时应采用底部注浆方 式，注浆
12、导管底端应先插入孔底，在注浆同时将导管缓慢地 以匀速撤出，导管的出浆口应始终处在孔中浆体表面以下， 保证孔中气体能全部逸出。 ( 3)土钉端部焊接， 土钉端部加 强筋、钢筋网相互焊接。各钢筋的位置由里向外是：钢筋 网、水平垂直加强筋、土钉端头弯勾锁定筋。 ( 4) 喷砼，喷 砼的强度标号为C 2 0 ，粗骨料最大粒径不宜大于1 2 mm，配 比为水泥 ：砂 ：碎石：水= 1 ：2 ：2 ：O 5 。并根据作业 环境条件加入适量外加剂。喷射手均应持有培训合格证，射 距宜在O I 8 1 5 m的范围内，粘性土层可先挂网后喷砼，并从 底部逐渐向上部喷射，先喷填钢筋后方，然后再喷填钢筋前 方；对于易
13、坍落土层 ，土钉安好后随修坡随喷砼，修坡高度 控制在3 0 c m左右。喷射混凝土完成后至少应养护七天。 6 基坑降水施工 基坑降水施工：放线一定井位一挖泥浆坑一挖探坑一钻 机就位一钻孔一换浆一下井管一填滤料一粘土封井一洗井一 下潜水泵试抽水一铺设排水总管及沉砂池一联网抽水。 7 基坑边坡及周围建筑物变形观测 A 在离场区2 0 3 0 m处埋设基准点。b 在坡顶及周边建 筑物上布设观测点。c 基坑变形的监控值， 本工程为一级基 坑，维护结构最大位移为4 厘米，地面沉降为5 厘米。 8 结语 通过对桩锚支护、土钉墙支护两种支护方案的运用，此 高层建筑深基坑得到良好的支护效果：也为复杂地基深基坑 支护提供了经验。 ( 作者单位： 唐山市廉租住房和经济适用住房管理中心)
