深基坑工程锚杆护坡桩组合支护结构的应用

深基坑工程锚杆护坡桩组合支护结构的应用

0内支撑设计原则近年来，在城市建筑密集地区，建设项目越来越多，建筑环境越来越复杂。随着深度方向的发展，对环境的影响越来越密切。尽管最近几十年我国深基坑技术发展较快,但国内深基坑支护失败的案例也不少。深基坑支护既要保证基坑边坡稳定,又要防止土体移动,保证基坑周围建筑物、管线等的正常运行。由于受以上因素影响,加之场地条件限制常规锚杆支护无法正常施工,越来越多的深基坑支护采用内支撑或者桩锚加内支撑支护技术。内支撑的常用材料可以采用钢材、混凝土或钢材和混凝土组合。内支撑的设计需要考虑很多因素,诸如:内支撑结构设计时,应考虑地质条件的复杂性和基坑开挖步序的变化而出现的偶然状况,并应在设计上采取必要的防范措施。内支撑结构宜采用超静定结构;在复杂环境或软弱土质中,应选用平面或空间的超静定结构。内支撑结构,应考虑支护结构个别构件的提前失效而导致土压力作用位置的转移,并宜设置必要的赘余支撑。内支撑布置应在安全可靠的前提下,满足土方开挖和主体结构的快速施工要求。同时,内支撑的选型和布置应根据下列因素综合考虑确定:基坑使用要求、平面形状、尺寸和开挖深度;基坑周围变形要求和邻近地下工程施工情况;场地工程地质和水文地质条件;围护结构形式;地下结构布置、工程造价、施工顺序、施工方法和工期等。1项目总结1.1东三环东南角场地条件北京京广中心商务外企餐厅工程基坑支护工程场地位于北京市朝阳区东三环北路西侧,东临京广中心商务楼,场地现状为水泥地面,场地平坦。槽地开挖深度为18.5m。由于东侧临近建筑物水平距离约8.0m,中间有污水管线和电信等管线;西侧局部临近2层建筑物。1.2土木工程工程的条件本工程场地内地层划分为人工填土层及一般第四纪冲洪积层,各地层编号方式见表1。1.3大气降水、地下径流本工程场地内地下水水位观测情况详见表2。该层地下水类型为潜水,主要含水层为(4)层卵石,主要补给来源为大气降水和地下径流,主要排泄方式为蒸发及侧向径流,地下水位自7月份开始上升,9月份,10月份达到当年最高水位,随后逐渐下降,至次年的6月份达到当年的最低水位,平均年变幅约1m～2m。场地历年最高地下水位曾接近自然地面,近3年～5年最高地下水位绝对标高为25.0m左右。2基金支撑体系的制定2.1原支出计划2.1.1护坡桩色桩井因场地空间条件有限,为保证施工的干作业,拦截地下水向桩孔内涌入,保持基坑内无水,在基坑边坡内侧沿基坑四周布置了疏干管井(距护坡桩中心线约1.50m),井间距8.0m左右,共计21口。1)孔深:管井间距8.0m,井深24.5m。2)孔径:管井与观测孔孔径均为600mm。3)井管:管井、观测孔均下入内径300mm的水泥砾石滤水管。4)滤料:在井管外围填入直径3mm～7mm的石屑。5)滤网:在含水层部位滤管外缠60目尼龙网(粉细砂层部位外缠80目网),接头处的死管用塑料布包扎。2.1.2基坑支护区域划分根据本场地情况,结合勘察报告,为了确保边坡土体的稳定和临近建筑物的安全,结合我公司在该地区的工作经验和设计要求,采用了锚杆护坡桩的支护形式。本基坑侧壁安全等级为一级,重要性系数为γ0=1.10,设计使用年限1年,地面超载为常规取q=20kPa。设计计算采用《理正深基坑支护结构设计软件F-SPW》(5.3版本)。根据现场情况,将基坑支护划分为1—1,2—2,3—3,4—4四个支护区域,即1—1区为基坑的东侧临近建筑物支护区域;2—2区为基坑的北侧以及西侧支护区域;3—3区为基坑的南侧支护区域;4—4区为基坑东侧北段进出坡道位置支护区域,四个支护区域均采用三道锚杆护坡桩进行支护。2.2原基坑支护锚杆设计根据施工中试验锚杆试打情况,东侧锚杆无法按原设计方案进行施工,且根据甲方及总包方的要求,本工程建筑结构采取“桩壁合一”的施工方法,场地狭小基坑没有预留肥槽,同时应总包要求锚杆位置只能设置在结构顶板顶标高以上至少80cm,为避免给结构施工带来困难,需对原基坑支护锚杆设计进行调整。设计调整:为确保基坑边坡稳定及临近建筑物安全,因原设计锚杆无法施工,经过重新复核后,将原基坑支护方案中的1—1剖面、2—2剖面西侧、3—3剖面及4—4剖面三道锚杆调整为两道锚杆及一道内支撑加固方案,2—2剖面北侧仍按三道锚杆支护。3项目实施和质量监控3.1预应力钢支撑的安装1)疏干井施工。疏干井采用了反循环钻机施工,施工工艺流程如图1所示。2)护坡桩施工。护坡桩采用了人工挖孔灌注桩,施工工艺流程如下:施放桩位点→人孔挖孔桩成孔→钢筋笼制作及吊放→混凝土灌注。3)锚杆施工。锚杆施工工艺如下:钻机成孔→安装锚筋→压力注浆→预应力锁定。4)内支撑施工。内支撑施工工艺如下:固定预埋钢板→焊接斜支座→安装加强挂板→在地面拼接好支撑吊装就位→施加预应力→用钢楔子锁紧钢支撑→千斤顶卸载→用钢丝绳固定防坠落。直撑安装前根据有关计算,将标准管节先在地面进行预拼接并以检查支撑的平整度,其两端中心连线的偏差度控制在20mm以内,经检查合格的支撑按部位进行编号以免错用,明挖部分的支撑采用吊车配合龙门吊一次性吊装到位。吊装前将预先加工好的牛腿焊接在桩主筋上,在其上安设已有托板的钢围檩,并用C35混凝土填充钢围檩与围护桩间空隙。钢支撑吊装到位,用两个组合液压千斤顶同步施加预加轴力,最后用钢楔塞紧,取下千斤顶。在基坑开挖中将充分利用“时空效应”,钢管支撑的安装和预应力的施加控制在8h以内。钢支撑吊装及钢围檩示意图见图2。因斜撑与冠梁或钢围檩呈斜交关系,存在平行于钢围檩长度方向的分力,可能使钢围檩后移,为使受力合力为零,按设计角度在冠梁或钢围檩设置剪力块,确保钢管支撑与端承板成垂直关系,然后进行支撑安装作业,其安装方法与直撑相同。斜撑安装如图3所示。3.2支护水准仪检测本工程主要监测边坡坡顶水平位移及基坑边坡后土体沉降。本工程监测包括项目部自测与业主委托有资质的第三方监测。项目部自测:水平位移变形观测使用1台经纬仪(型号:DJD2-C、编号:1305211),1台水准仪(型号:AL322-A、编号:1201929),仪器经检验合格,在基坑的四周设置19个水平位移观测点和12个沉降观测点。根据项目部的监测数据与第三方监测结果表明:本工程基坑支护满足设计及规范要求。锚杆施工完成并经过一定龄期养护后(一般为7d),委托第三方对基坑内部共10根锚杆进行张拉验收试验,以检验其是否满足设计要求。通过试验,受检的1-26号、1-36号、1-42号、1-46号、1-48号锚杆轴向抗拔承载力满足380kN设计值要求;2-71号、2-76号、2-79号、2-82号、2-83号锚杆轴向抗拔承载力满足410kN设计值要求。4基槽开挖后,体基坑施工质量得到了满足设计规范要求1)根据对分项工程的主控项目和一般项目的质量检查结果和试块强度试验报告结果,表明基坑疏干与