复合土钉墙围护结构在超大深基坑中的应用

复合土钉墙围护结构在超大深基坑中的应用引言土钉墙是采用土钉加固的基坑侧壁土体与护面等组成的支护结构，它通过打入或钻孔置入土体的钢筋、钢管或角钢等钉体与周围土体的粘结力或摩擦力平衡土体发生变形时的主动土压力，从而达到加固边坡的目的，是一种被动式后张围护结构。土钉墙因其施工便捷、成本低、工期短等优点在上世纪九十年代起得到广泛应用，一般适用于开挖深度不超过12m的基坑中。而在长三角地区，由于地下水位埋深较浅、土质较差，土钉墙一般被用于挖深7m以内的基坑中，这大大限制了土钉墙应用范围，而其它如地连墙、钢筋混凝土灌注桩、SMW工法等围护结构也相应的增加了施工难度和成本投入。于是出现了另一种形式的土钉墙围护结构―复合土钉墙。复合土钉墙是在原有的土钉墙围护体系中增加止水系统及降排水系统，降低水对坑壁及坑底的影响，从而增加了土钉墙的应用范围。一、工程概况工业园区科技xx工程位于工业园区xx路328号，本工程地下部分为两层地下室，地上部分由一栋21层研发办公楼、一栋24层人才公寓楼和一栋4层商业综合楼组成，框架-剪力墙结构，总建筑面积154000㎡，其中地下车库44500㎡。工程平面布置大多为圆弧形，每个区域由不同圆心和不同半径的圆弧组成，形状极不规则。工程基础结构形式为箱桩基础，桩采用预制管桩和方桩。东西长约275m，南北宽约120m。基坑开挖深度－10.79m～－11.79m，局部（电梯井、消防井、集水井）挖深达－13.9m。整个地下室按沉降后浇带分为四大标段。（见图1图－01图－01二、地质条件本工程地貌属三角洲冲积、湖积平原，地形较平坦，东南角有荷花池分部，现已人工填平，具体地质情况如下：①层填土夹淤质土：层厚1.2~6.1m，层底标高－4.1～-1.1m工程特性差。②－1层粘土：饱和，可塑，层厚0.9～4.7m，层底标高－4.9～-2.4m，C＝47.4，φ＝10.10工程特性好。②－2层粉质粘土：饱和，可塑，土质不均匀，层厚0.7～3.2m，层底标高－7.1～-3.6m，C＝40.3，φ＝10.70②－3层粉质粘土夹粉土层：饱和，软塑，层厚0.5～4.3m，层底标高－7.1～-3.6m，C＝30.0，φ＝9.70③－1层粉土层：饱和，中密，层厚2.7～8.1m，层底标高－14.5～-11.8m，C＝6.2，φ＝22.10，工程特性一般。③－2层粉砂层：饱和，中密，层厚2～4.6m，层底标高－18～-15.5m，C＝4.6，φ＝29.50，工程特性较好。④－1层粉质粘土层：饱和，软塑，层厚1.8～4.6m，层底标高－21.7～-18.1m，C＝30.3，φ＝12.10，工程特性较差。④－2层粉土夹粉质粘土层：饱和，中密，层厚0.8～5.1m，层底标高－23.5～-21.2m，C＝31.8，φ＝12.60，工程特性较差。④－3层粉质粘土层：饱和，软塑，层厚2.3～7.1m，层底标高－29.1～-25.2m，C＝28.3，φ＝12.10，工程特性较差。场地范围内对本工程有影响的地下水有三层：（1）潜水，埋深－1.6m～-2.35m；（2）微承压水，储存于③－1层及③－2层中，为主要影响水层；（3）承压水，在第⑥层粉砂层中，埋深较深。枝三、设计扶理念征x巡x本大学建筑腔设计研究包院经过反引复比较、凉计算，参茫照浴x瞒x乓当地施工础企业以往兄成功的施加工经验，淹并经过三况轮专家论驶证，决定说采用复合苍土钉墙的桃围护结构水，即：从买上到下采沸用九级土士钉，基坑坏开挖按三档级放坡进倒行，坑外狸采怎用倒20喉m绘三轴水泥件土搅拌桩影作止水帷不幕，坑内等沿基坑周数边布陶置灯3冻4栽口真空深撞井至粉沙百层降水，炊挖土至三析级坡顶时准，在三级胸坡顶上崖作葛1则3呆组轻型井防点降水至梳基坑土方测回填。（得复合土钉法墙剖面图叉见摩图顺2弟）图－02图－02例四、施工塔准备避1.摧膀编制搅拌覆桩、降水林系统、挖弦土、土钉凶墙施工方仔案，编制曲机械、材家料、各工般种操作人底员需求计夸划。哈2.骄糠根据方案毛、预算组德织施工机絮械、原材炊料、操作捕人员进场龄，提前做摔好原材料甘的报验和倾送检工作旱，特种作脊业人员持氏证上岗。岂3.他扰设计就关肝键技术问鲁题、施工级细节要点裹进行专项股交底。盒4.箭释技术负责舟人、专职毛安全员进王行岗前技虑术、安全值专项交底锄。赌5.意耐平整场地死，根据设茶计要求放桂搅拌桩位厘置线、深亿井位置线涌、基坑开宣挖边线。退五、施工凑工艺乔1臭.宵施工流程平整场地平整场地→放搅拌桩位置线→搅拌桩施工→搅拌桩养护降水→放深井位置线→成井放挖土边线→挖土→土钉施工→轻型井点施工（三级坡顶）→挖土→土钉施工监测至基坑回填炊2水.耕搅拌桩施洒工要点思水泥土搅铺拌桩的作马用主要是眉作为止水英帷幕，阻贷止基坑外步围水体从签坡面及坑荷底渗入坑单内，减小湖地下水对触边坡稳定尝和变形的于影响。施绍工关键为贴保证搅拌踏桩帷幕的搜整体连续站性、致密穴性及一定厦的强度。腊2.1扬详根据设计案，搅拌桩刚为郑650m书m埋单排桩，袜采用三轴草搅拌桩机吗施工，桩篮机就位后勾在垂直方毁向采用两源台经纬仪倘监测其垂名直度，发诞现偏差及再时纠正（冒桩位偏缸差政<50m颤m曲，桩体垂蚊直度偏呼差沿<L/1侧5咐0扒）。阁2.2逢愚采用湿法胡施工，即段在搅拌时源注入水泥疑浆体。水胖泥倾为雹32悉.滴5戒级普硅水山泥，水灰纺比厨为郑1犬.浸5仍，掺量侮为挣2虑0倍％，崖即伤360K免g/m昂3炊。浆体配匹制好后，上用比重计没测量比重辞作为控制致水泥浆浓帖度的标准希，配制好淘的浆体留您置时间不蜘得超杠过客2辩小时。枣2.3稳霞三轴搅拌抢机搅拌头遣下沉和提铁过程中均倚应注浆，款注浆压力真视现场情喷况控制蕉在仅0嗽.膝4梁～秃0扇.使6Mp姑a廉之间，注泼浆流量控夺制统在撕15股0味～暴200L蝴/min担/数台之间。哲搅拌头下皇沉和提升骂速度应均质匀，速度首不大遗于醋1燥.权5m/m晨i企n席，且在桩垫底停留一蓄分钟，重斥复搅拌注标浆。型2.4药绝桩机移位乌时应控制梳好移动距拉离，既要弹防止移位系过大造成迎桩体声搭接不够纳或无搭接诊冷缝，又吃要防止出扔现搭接过合大重复搅绢拌，浪费慕材料。搭夺接长度不眠小抱于驾200m犬m步。满2.5萝若桩体施工都要求连续框进行，遇汪特殊情况袄需停机时遣应控制辱在棉1葱2盟小时内，忧超解过寺1苗2卖小时应采觉取补救措角施，超促过喉2器4密小时应在沟搅拌桩达渣到一定强寺度后在外打围补搅素公桩，素桩魔与原桩搭碑接肌100m掌m脊，防止冷墨缝出现。众停机后应贵清洗注浆妻系统，防画止浆管中娃的浆体凝玩固影响下敬次注浆效陡果。钟2.6弹愉成桩过程秩中应对每北盘浆体水幻灰比、单踩桩注浆量何、搅拌时恒间等做详葱细记录，侵及时发现寺问题。施言工中每天肿原位取样之一组，绸做冤70言.畅7×7尸0嚷.广7×7仆0冷.惜7m砖m辆桩体试块迎，养抢护换2伸8累天后送检亩，强度不沿小六于弯1Mp害a兴。园2.7近机搅拌桩施亚工完成后由养很护浪2梨8皱天后方可波挖土，进火行土钉墙瘦施工。茅3.责热降水系统振施工要点辰本工程降鞭水系统采吗取真空深陆井结合轻勉型井点的让双保险方暴法。真空旁深井可与撒搅拌桩同黎时施工，刊搅拌桩施姜工判完挠1夸4肢天后可开疾始抽水，拢轻型井点墨设置在三手级坡顶，虽挖土到该寿坡顶标高乓且等第五厌道土钉施袍工完后开皇始施工，煎施工完毕疯即可抽水臭。捷3.1潜洽深井爪3.1.黎1脾翻深井施工断顺序为成挑孔池→梯清难孔朱→级沉煎管喘→御灌利砂嫩→令封井接胡管够→凉抽水。籍3.1.油2鹊拆井身采泥用床φ看30断0末无缝铁管佣，成孔孔眯径区≥促600m仆m裹，成孔时璃要设置护难筒，不透状水层泥浆世护壁，防慧止塌孔。懂清孔程序后不能马虎避，沉管前帜应逐个检鞭查井底沉殖淀物厚度耗，不能超雕过服200m果m急。豪3.1.拉3飘毯灌砂灌至洽距地独面诞0钱.进8更m猫左右，应焦采用粒栋径皂3朱～烂5m昨m画的砾砂和汽粗砂，保兆证虑水效赚果，做到都出水常清怕。绿3.1.奋4狡枯灌砂层顶振至地面用周粘土填实必，井帽与吓井身用粘季土、麻丝娇混合物密杀封，确保换降水真空须度，要求冤真空表读征数不小汪于钩0兼.快7Mp吼a丧。顿3.1.揉5呆瞧降水时一萍泵带两井壤，降水时榨段应根据桥出水量合剖理安排，丘切不从可监2拘4程小时不间臂断抽水，剧这样既影弃响降水效剑果也会导茎致泵机超括时工作而男烧毁。合3.1.辨6挠贤降水过程膝中安排专扣人监控出纷水情况，威对出水浑慌浊的井点理及烧毁的绝泵机要及时时维修或橡更换。踏3.2锐仔轻型井点揪3.2.她1初合轻型井点赶施工顺序余为挖临槽跪→饲冲军孔绘→象安殃管托→衡灌充砂蒜→朋封秩管弄→此降水城3.2.皂2插族轻型井点朋采用水冲脏成孔，所落以成孔前眉要挖槽蓄升水，一般讯在挖土时秒用挖机显挖议400×罢400m呆m典沟槽。成黄孔后蓄水理要及时排扶出，以免拾影响后期馋挖土。若3.2.歉3姜练成孔孔径闯在准30著0垃～旺350m号m扔之间，管我身定位后昂迅速灌粗亮砂，每管痒灌禽砂会80K跃g炊至坡绵顶青1州m钳以下，其晶上再用粘露土填实，泻防止漏气各影响出水辞。填砂时丘管口应有脱泥浆水冒扛出，或者滔在管口灌讯水应能快找速下渗。撞3.2.载4理花抽水过程卫中专人监丽控，开始搏抽水泉后梳3显～爽5线天内出水呼浑浊属正岔常现象箱，结5纳天后若还枝浑浊应检秧查维修。鼓4.携蜡土钉墙施洁工要点隆4.1泪浅土钉墙施壶工工序为蒙测放边盾线注→屑挖土修禾坡俘→荷打入土钉侍（定位成棒孔悦→四安置土钉版）院→纪配浆、注因浆丛→姑绑扎钢筋虚网携片剥→肠喷面层混捕凝花土津→那下层挖绿土侄→…手…湖完工移4.2示已挖土遵泊循绝“盐分层、分男段闯”便的原则，薄土钉墙施言工遵由循娃“鬼边挖土、惜边支趣护路”江的原则，那每层挖至麦该级土钉乏标高借下途200m借m撑，分段不凳超挥过近40菠m略，开挖暴盘露面朽在帝1通2愚小时内完查成土钉支咸护。本工厉程工作量导大，土钉游墙面积休达京9600败m洪2有，土方开配挖量派达魔2道8孟万方，控塞制好挖土盼速度及保触证土钉墙似施工与挖剑土密切配速合是保证音边坡安全胃的重要前咽提。属4.3雨暮由于土钉汇较长，且运土钉所在陶土层为粘诵土及粉土坊，缴C籍、誓φ级参数值比略较大，土码质较硬，味施工中采泉用以往使扰用娃的膊800K诊g渡空气锤情、功3K绩W城电动岩石篇螺旋钻打樱入土钉和闯成孔都比址较困难，描每根土钉型耗艰时耕1赤.滨5绝～晃2恢小时，采金用洛阳铲跪人工掏孔女也不理想狮，影响边坏坡安全和惕施工进度肆。经设计持修改，打考入式改为佳成孔式，略并到洛阳饺风动工具导厂定制了亿八站台蔬5轰.婆5K谨W奖电动岩石竞螺旋钻，夏改进后每昼孔耗班时凑4异0惜～琴4旁5粪分钟。眼4.4慎欲钻机成孔屡直径板为宿13亩0浆～镰150m梯m项，为保证度土钉有效忠直径不小胜于垒100m弄m鸟，且土钉幸在注浆体痛中不偏位播，钢管钉您采用外圈娱焊厚φ堆10白0魔钢筋环、优钢筋钉采询用姜卡尿φ饼10盐0技塑料保护肿层垫块的臣方法。汽4.5匠筝根据统计葬和经验，命土钉成孔领位置、间童距、角度祝、长度等姿稍有偏差青影响不是御很大，但巡出现问题既的频率却蜘是最高的普，所以要妈安排专人桶现场跟踪激控制，确做保满足规撇范要求。兰4.6中辱为便于注只浆，在钢蒸管钉上预竞制巾8躁～暖10m案m涝的小孔，蛋孔歌距吸1500洲m俩m刃，孔口上壶焊接铁片稿保护。注明浆采都用冠32光.棋5漏级普硅水廉泥，水灰蜂比根据实缘际情况专在矮1由～借1唇.友5绒间调整，佳注浆压力眉控制锁在挣0色.扫4桶～朱0嘱.浆6Mp的a煤之间，但脂第一排土屡钉注浆压劳力不宜大毯于懂0.4M结p踪a吨，以防地宾表隆起。法注浆前应师将注浆管腰插至钉尖忍，孔口采傍用双层棉西纱布或蛇营皮袋封口不，防止压臭力损失。许4.7搬瓦钢筋网片豆绑扎可与谢注浆同时不进行，个按诞φ膛6.5@港20辽0泥绑扎，网滑片与土钉忆采用硬φ雷1址4越螺纹联系执筋连接，铅每根土钉答在纵横向填与毒4下根联系筋惧成井字形蹲焊接。施驰工中每个算焊接接头简均要检查嫩，防止漏知焊形成废赤钉。悬4.8宴真面层细石劈混凝土按饺配合比干岂法预拌，齐喷射时在榴喷射头水殃压调节阀篮上直径接洽自来水管宁。该层混菜凝土如厚染100m社m蹦，宜分两姐层喷射，连第一层厚暖度不宜小近于登40m跌m拖。混凝土聚终废凝宫2完小时后洒他水养护，菌养护时习间燥3明～赴7讯天。狡4.9收么下道土钉灾挖土须等琴上级土钉梅注浆养冰护导2散4堪小时后进舟行。起六、监测舟和检测唤1.年渐监测劣1.1列率基坑监测凳由上海市矮民防地基兔勘查院实辽施，监测壮内容有：把坑壁水平化位移、沉药降监测、别周边建筑惧物及公共碧设施变形浸、位移监绒测、坑内什外水位变锈化监测。朵1.2粮鹅监测频率元：施工期嫌间每日一球次，出现辟报警值时揪每日两次鸭，围护结筋构施工完材成后至基厚坑回填每必两日一次外。急1.3宜喷根据监测与资料，天作膀S-晚t误曲线如下五：位移（位移（mm）302520151050051015202530354045505560天W1监测点W5监测点W9监测点W13监测点W11监测点基坑监测水平位移--时间图图－03飘2.丢者检测报为验证土逝钉抗拔效毕果，特反聘粉x姑x友同济监测裁中心进行钉了土钉原机位抗拔试滨验，试验涉结果如下疯：谢另大土钉抗拔其试验结杜果驶奇术才表筹－墨01款土钉编号劫（层）畜设计值流（羽K布N式）椒试验值践（劳K猛N老）未发生位移蹈（秤m起m阵）矛抗拔实测知值王（庭K较N淘）腊结寇钱论椒1宅10沸45将7.1孙1猎－观9.22摆45筐合乐援格经2柿32疼90陷10.0川6女－丘13.5挽6放90难合苹差格协3脾64劫64啄7.5卧5抛－往8.63渠64往合拍狠格鉴4南67使67雨7.6忘2瓦－干12.1愿3跌67胳合名奖格嫁5虹71众71膏6.5么7皇－逃7.48贤71急合茶即格冷6往74盾90未5.5饶3社－集7.76些90甲合召尾格趁7扣77符90台6.7唐2山－册8.71妄90踢合件洞格访8担60滔90凑6.8巡6渴－欠9.65恭90诞合旦遵格蜜9仔60室90童5.4霞1坝