西安市唐东区某大型深基坑支护工程设计

西安市唐东区某大型深基坑支护工程设计

1基坑与基础开挖该项目的建设位于西安雁塔南路西侧和雁南路北侧，西与大唐市接壤，东与大唐市接壤。建筑物地上6层,高度24m,框架结构。基坑长度252.61m,宽度73.95m,开挖深度11.00m,基坑周边无放坡条件,垂直开挖。东侧距马路道牙3.0m,西侧距大唐不夜城基础外墙9.0m,大唐不夜城基础底面同本工程基础底面高程相同。除基坑西侧南段距基坑0.4m以内有直埋天然气管道及电缆各一条外,基坑其他部位紧邻上口均有一条给水、天然气、热力、电缆综合管沟,管沟宽度1.60m,高度2.00m。2地下水流塑软塑-内硬塑二甲古土壤3.场地地层主要由人工填土;第四纪晚更新世风积黄土、残积古土壤;中更新世风积黄土、残积古土壤组成,按层序分述如下:(1)-杂填土Q4ml:堆积时间短,土质不均,结构杂乱,本层厚度0.3~5.40m。(1)-1素填土Q4ml:堆积时间短,土质不均,结构疏松,可塑~软塑,本层厚度0.7~4.00m。(2)-黄土Q3eol:土质均匀,空隙发育,具有轻微-中等湿陷性和自重湿陷性,可塑。本层厚度0.8~6.4m。ck=25KPa,Φk=19.0°,γ=16.2KN/m3。(3)-古土壤Q3eol:土质较均匀,具有块状结构,下部钙质结核富集,具有轻微湿陷性和自重湿陷性,坚硬~硬塑。本层厚度1.0~5.2m。ck=30KPa,Φk=20.0°,γ=17KN/m3。(4)-黄土Q2eol:土质均匀,具有轻微湿陷性,硬塑~可塑。本层厚度1.0~5.7m。ck=24KPa,准k=22.0°,γ=17.0KN/m3。(5)-黄土Q2eol:土质均匀,软塑~流塑。本层厚度2.8~8.30m。ck=20KPa,Φk=19.0°,γ=18.2KN/m3。场地地下水属潜水类型。勘察期间水位埋深12.0~15.10m。3基底防护本基坑侧壁安全等级为一级,属临时性基坑支护工程。3.1支护结构方案由于基坑开挖深度较深,且距相邻的大唐不夜城基础仅为9.0m,预应力锚杆长度不足,单一钢筋混凝土排桩支护结构为悬臂结构,无法控制基坑的水平位移,且工程造价高,工期长,不宜选用。(2)土钉墙支护。同样由于周边建筑物基础同拟建建筑物基坑间距不足,土钉长度受限,无法满足基坑侧壁安全要求。(3)结合上述情况以及建设方要求尽量节约造价,加快工期的原则本工程采用了土钉墙结合微型桩的复合支护结构形式基坑上部2.50m按1:0.2放坡结合土钉墙支护方式,下部8.50m采用微型桩结合土钉墙支护方式。土钉水平向间距1500mm,竖向间距1200~1500mm,成孔直径110mm,土钉长度3~9.0m。注浆浆液为W/C=0.45的水泥浆,其强度为M10。微型桩桩径400mm,桩长14000mm,桩顶标高-2.50m,桩间距1500mm,中心安放14#工字钢。面层为挂准6.5@200钢筋网片,喷射80mm厚的C20混凝土。支护结构剖面图如图2所示。3.2桩底抗倾覆稳定性验算瑞典条分法。应力状态:总应力法。条分法中的土条宽度:0.40m滑裂面数据,整体稳定安全系数ks=1.053,圆弧半径(m)R=15.364,圆心坐标X(m)X=-1.851,圆心坐标Y(m)Y=9.132,[抗倾覆稳定性验算]。抗倾覆安全系数:Mp———被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩,Ma———主动土压力对桩底的倾覆弯矩。整体稳定性验算结果最小安全Ks=1.787>1.200,满足规范要求。4双压压浇筑混凝土的施工(1)土钉墙采用人工洛阳铲成孔、安放土钉主筋、重力注浆施工工艺。(2)微型桩采用螺旋钻成孔,中心泵压浇筑混凝土,混凝土浇注完成后振动插入工字钢施工工艺。该工艺成功避免了小直径灌注的水下混凝土浇筑问题,确保了桩身混凝土质量,且施工速度较快。值得注意的是工字钢的定位卡布置应合理,确保工字钢居于孔中心,以免造成工字钢倾斜无法插入到设计深度。5基坑开挖与土锚支护基坑开挖前施工单位在基坑周边冠梁顶每隔20m埋设变形观测点一个。变形观测结果显示在基坑开挖过程中以及基坑交付使用后除基坑西侧北段累计水平位移在15mm之内,且日变化速率均未超过3mm。支护结构完全满足基坑侧壁安全要求。基坑西侧北段由于建设方提供的大唐不夜城地下室基础外墙与本基坑坑壁间距离并非9.0m,而为4.00m,且土质为大唐不夜城施工时基坑回填土,其力学性质较差致使土钉无法施工至设计长度,在基坑开挖至9.0m后,加之受地面水管渗漏影响,该部位变形急剧加大,最大处地面沉降40~50mm,冠梁内侧水平位移一天内迅速增加35~40mm,严重超过水平位移限值威胁基坑安全,经参建各方紧急研究及时采取堆土反压方法,并在距冠梁下部2.0处增加预应力锚杆一道,锚杆长度13.50m,倾角61.80°,使得锚杆锚固段直接伸入大唐不夜城基底下。待锚固段混凝土强度等级满足设计要求施加100KN的预应力后,分层逐步开挖反压土,并加强观测。在反压土清理过程中及基坑交付使用后加固部位水平位移缓慢增加10mm后逐步趋于稳定。6节约基坑变形在一些场地受限的基坑开挖支护设计中应用微型桩结合土钉墙的复合支护结构形式可以满足基坑侧壁安全要求,且造价较低。同时微型桩在早期基坑土方开挖过程中,控制土体变形并提高基坑侧壁整体稳定性,使得基坑前期开挖深度可以适