土釘墻、鉆孔灌注樁組合深基坑支護結構體系的應用

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1.工程概況
　　溫州市大自然城市家園北區1、2#樓工程位于溫州市新城區湯家橋路和市府路交叉口的西南角，工程總建筑面積59558 m²，基坑面積8500 m²，其中1#樓地上32層，2#樓地上29~32層，地下均為2層。工程基礎采用大直徑鉆孔灌注樁，上部結構采用現澆框架300mm厚混凝土墊層，實際挖土深度8.30m；基坑四周大承臺底標高-10.45m，實際開挖深度10.20m；小承臺底標高-9.45m，實際開挖深度9.20m。
　　2.場地條件和工程地質情況
　　基坑北側距用地紅線4m為市府路，東側與湯家橋路距離15m，西側與已建的3#樓地下室相鄰，南側相距8m為已建的12#、15#樓。場地標高-0.250m。
　　工程地質條件：根據工程地質勘探報告，場地范圍內主要為雜填土、粘土、淤泥。其中雜填土層平均層厚1m，γ=18kN/m³，φ=13°，c=10kPa；粘土層層厚1m，γ=18kN/m³，φ=13°，c=10kPa；粘土層層厚1m，γ=18.6kN/m³，φ=8.3°，c=18.5kPa；淤泥層層厚25m，γ=16.8kN/m³，φ=6.9°，c=12.8kPa。地下水位埋深為地表下0.29~0.95m。
　　3.基坑圍護方案的選擇
　　工程施工前，項目部從技術、經濟角度對本工程的基坑圍護方案進行了充分論證。方案一是全部采用土釘墻圍護方案，該方案設備簡單，施工成本低，在浙江地區一些工程采用此方案基坑深度已做到10m左右。但結合本工程實際，在基坑的東南兩則可以采用多級放坡處理。但因基坑北側距紅線只有4m距離，無法放坡。方案二是采用鉆孔灌注施工加內支撐，該方案優點是樁的剛度大、位移少，但其施工成本要比土釘墻高。方案三是基坑上部采用土釘墻圍護，下部采用鉆孔灌注樁加支撐的組合支護結構體系方案。在基坑-5.05m標高以上采用土釘墻圍護，邊坡坡度1:0.3。下部采用ф700、ф800鉆孔灌注樁加內支撐圍護（見圖1）。

圖1 基坑施工平面布置圖
　　因本工程北側距用地紅線4m為市府路作為一條重要道路在基坑施工中不允許發生較大變形和沉降。如全部采用土釘墻圍護方案，因本基坑深度達10.20m，且下部為淤泥質土層厚25m，越開挖到基坑下層，隨著土體壓力的增加，此層的土釘未做，而上一層的土釘強度不夠時，越容易發生失穩滑移。方案三充分利用了基坑上部挖深不大，通過土釘與土體形成復合體，提高邊坡的整體穩定性，且已有此方面的施工經驗，在基坑下部土壓力較大部位，充分利用了鉆孔灌注樁和內支撐整體剛度好的特點，能夠保證下層土體的整體穩定性，且通過土釘墻和鉆孔灌注樁的組合，能降低工程施工成本，有較大的優越性。綜合上述決定采用方案三作為本工程的基坑圍護方案（見圖2）。

4.基坑圍護施工
　　4.1鉆孔灌注樁施工
　　4.1.1鉆孔灌注樁根據基坑開挖深度的不同分別采用ф700@1000。設計樁長19.45m、12.55m，樁頂標高-5.00m。樁身砼強度等級C25，主筋采用16ф22，螺旋箍采用ф8@200，加強箍采用ф12@2000。
　　4.1.2支撐梁通過鋼立柱與底板下的支撐樁連接。每根鋼立柱采用4根∟100×10角鋼焊-100×10鋼板l=380@500做成井字形格構柱。格構柱下部與樁主筋焊接插入鉆孔樁2m，上部伸入支撐梁長度400.支撐梁的支撐樁根據平面布置，利用工程樁18根，另設18根ф700鉆孔灌注樁作為立柱樁。加設的18根立柱樁樁身砼強度等級C25，樁在底板以下長度為25m，主筋采用12ф18，螺旋箍采用ф8@200，加強箍采用ф12@2000（見圖3）。

　 4.1.3支撐梁斷面采用700×800、800×800，梁底標高-5.05m，梁頂標高-4.250m，配筋為12ф22+6ф20，ф8@200（見圖4）。

4.2土釘墻施工
　　4.2.1基坑-5.05標設上采用土釘墻圍護，土釘采用ф48×3.5鋼管制作，土釘水平間距均為1100mm，豎向間距為1200mm、1100mm，長10~18m。鋼管從離坑壁2m起設2ф8@400注漿孔，水平傾角 10°。坡面分二次噴射100厚C20混凝土，中間為ф6.5@200雙向鋼筋網片。
　　4.2.2土釘墻部分土方開挖實行分層分段的原則，沿基坑邊每開槽6m寬進行土釘墻施工。每層土方開挖深度不超過該層土釘下300mm，分段長度20m進行流水施工。
　　4.2.3土釘錨管開孔從離坑壁2m處開始設孔，直至管底。孔距0.40m，錨架即倒刺每隔1.2m設一只，緊貼錨管，雙面焊，頭部砸扁。各錨管對接用3ф12，L=120mm，進行雙面灌焊。
　　4.2.4土釘錨管注漿采用水灰比為0.5的純水泥漿，采用注漿壓力和注漿量雙控措施。其中注漿壓力不小于0.5MPa，注漿量不少于30kg/m，注漿完成后混凝土在鋼管周邊形成直徑150mm的孔徑。
　　4.2.5噴射第一層40厚C20混凝土后，張掛ф6.5@200雙向鋼筋網片，再噴射第二層60厚C200混凝土，C20混凝土配合比為水泥：石子：砂=1：2：1.5，并摻加了速凝劑。
　　4.2.6待已施工完成的土釘墻砼強度達到80%后再進行下一層的土方開挖和土釘墻施工，直-5.05m標高。
　　4.3壓頂梁和支撐梁施工
　　4.3.1在開槽挖土至-5.05m標高后，即澆筑圍護樁頂圈梁和鋼筋砼內支撐。
　　4.3.2壓頂梁斷面1000×800，內配16ф25+ф16、ф8@200。土釘墻的最下一排錨桿應錨入混凝土壓頂梁內。
　　4.3.3在壓頂梁和支撐梁混凝土強度達到設計強度的80%以后作下層土方開挖。
　　4.3.4土方大面積挖至計坑底-8.550m標高后，再進行承臺、地梁等局部深坑處理。
　　4.3.5土方挖至設計標高，經驗槽后，馬上施工混凝土墊層，對承臺、地梁部分做磚胎模，以減少基坑暴露時間，有效控制圍護結構的變形。
　　4.4換撐
　　4.4.1在鋼構柱與底板混凝土中部交接處，焊好5mm厚鋼板止水片。
　　4.4.2澆筑600mm底板、承臺和地梁大體積混凝土。
　　4.4.3底板混凝土澆筑完成后，在底板與圍護樁間隙用C15毛石砼填實，待底板及換撐砼達到80%設計強度后訴除支撐。
　　4.5基坑監測
　　在整個基坑開挖過程中，在基坑四周共布設了8只測斜孔，水平支撐設8組軸力觀測點，以觀測軸力變化。并對周邊道路、管線、建筑物設沉降觀測點，作沉降觀測。從監測結果表明，實際的應力曲線基本符合計算應力貢線。樁頂最大水平位移45mm，未超過50mm設計的限值。
　　5.施工效果
　　現本工程主體結構已施工至5層，基坑土方也已回填。通過本工程的施工實踐，初步嘗試到了組合式支護結構體系的優越性，它在施工場地狹窄的情況下，充分利用了土釘墻施工簡便，成本較低的特點，又在基坑較深的情況下充分利用了鉆孔灌注樁剛度較好的特點，有效地降低了工程造價，縮短了工期，取得了較為顯著的成效。