浅谈土钉墙与钢筋混凝土灌注桩在基坑支护中的应用.pdf

浅谈土钉墙与钢筋混凝土灌注桩在基坑支护 中的应用苗建军 1 2 3 【 技术 应 用 】 浅谈土钉墙与钢筋混凝土灌注桩在基坑支护 中的应用 苗 建 军 ( 内蒙古城镇建设水文中心， 内蒙古 呼和浩特 0 1 0 0 1 8 ) 摘要 近年来， 我 国城市化进入了一个新的发展时期， 作为城市化产物之一的高层建藐越来越多， 高度越来越高， ff n ,基坑支护越来越深， 而许多高层建筑物又是在密集的建筑群中施工， 由-r - ， 深基坑不可能放坡开挖， 必须支 护 。 关键词 高层建筑； 深基坑； 基坑支护 中图分类号： T V 3 3 2 文章标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 9 0 0 8 8 ( 2 0 1 1 ) 0 2 0 1 2 3 0 2 0 概 述 近年来， 建筑基坑向着大深度的方向不断地快速发展。此 外， 由于城市中建筑密度不断加大， 基坑周围环境 日趋复杂， 对 相邻建筑的影响控制越发严格 ， 使得基坑支护成为基坑工程施 工中必须慎重对待的关键问题。 目前 ， 基坑支护主要方式 有 ： 地下 连续 墙 、 护坡桩 ( 钢筋混 凝土灌注桩) 、 钢板桩、 喷锚支护、 土钉墙支护、 预应力锚杆等。 地下连续墙、 钢板桩多用于深大基坑或地下水丰富又不宦降水 的地区， 但其造价远远高于护坡桩( 钢筋混凝土灌注桩) 常用支 护模式， 同时其工期相对较长， 采用大型机械对场地有一定要 求 ； 护坡桩( 钢筋混凝土灌注桩) 支护 、 喷锚支护、 土钉墙支护是 一 种应用 比较广泛、 施工工艺成熟的支护形式 ， 具有稳定性高、 施工界 面美 观的特点 。其 中土钉 墙 支护 以其独 特 的优 点应 用 日趋广泛 。 土钉墙支护技术是一种先进的新型岩土加固技术 ， 它充分 利用原状土体 自身的承载能力， 通过密布土钉及压力注浆 ， 彻 底改善加固区原状土体的力学性能， 在边坡原状土体 中形成加 固区( 土钉墙) 以抵抗不稳定的侧向土压力 ； 边坡加固施工紧随 开挖， 迅速封闭开挖面， 使得因开挖造成 的土层应力释放及时 得到控制， 从而使边坡土体变形得到有效控制； 用土钉将不稳 定的土压力引入深层土体中， 借助稳定土层 自身的承载力， 提 供有效的锚固力来平衡不稳定的压力。从而形成一种先进的 深层承载力主动支护体系， 与土体共同作用 ， 充分发挥土层能 量， 提高边坡土层的整体性、 自身强度和 自稳定能力 ， 使边坡得 以稳定 。 土钉墙及护坡桩( 钢筋混凝土灌注桩) 支护施工工艺流程 如下所示： 土钉墙施工工艺流程 ： 修理边坡锚杆制作钻孔锚杆安设注 浆挂钢筋网锚头固定喷射混凝土养护 护坡桩( 钢筋混凝土灌注桩) 施工工艺流程： 测定桩位桩机 就位成孔安放钢筋骨架浇筑混凝土 l 案例分析 1 1 工程概况 某工程位于呼和浩特市中心某地段。根据场地条件， 该工 程基坑北侧 、 南侧、 东侧距原有建筑物较远， 可直接采用土钉墙 进行边坡支护 ； 但基坑西侧距呼和浩特市某大型超市较近， 净 距 6 8 m， 该超市基础埋置深度约3 O 0 m左右 ， 土钉墙支护不 能满足要求， 须采用土钉墙与护坡桩( 钢筋混凝土灌注桩) 及土 钉墙与钢管桩联合 支护。 1 2 该工程基坑西侧支护设计方案 通过对土钉墙 的设计计算， 根据本工程的结构特点、 场地 条件及周边环境 ， 基坑西侧土钉墙支护不能满足基坑支护的要 求， 我们认为基坑支护必须增设护坡桩( 钢筋混凝土灌注桩) ， 采用土钉墙与护坡桩( 钢筋混凝土灌注桩) 支护较为合理； 基坑 西侧侧壁距超 市东侧较近 ( 约 68 m左 右 ) ， 而超 市基础埋 深 约地面下 3 0 0 m左右， 土钉支护不能满足设计要求， 土钉墙功 效不能充分发挥， 大部分侧向土压力只能由护坡桩( 钢筋混凝 土灌注桩) 来承担， 但土钉墙能使桩间土体应力均匀扩散， 与桩 体形成整体。通过土钉墙与护坡桩( 钢筋混凝土灌注桩) 支护 ， 有效的阻止了桩间土体局部坍塌， 同时减少 了土体变形， 消除 了隐患， 又保证 了周边建筑物及基坑侧壁的安全。 根据我们在呼和浩特地区护坡桩 ( 钢筋混凝土灌注桩 ) 的 施工经验及其他单位的成功案例， 本工程护坡桩桩体 ， 采用护 坡桩( 钢筋混凝土灌注桩) 较为合理。 1 3 土钉墙与护坡桩联合加固机理 土钉支护技术是一种先进的新型岩土加固技术， 它充分利 用原状土体 自身的承载能力 ， 通过密布土钉及压力注浆 ， 彻底 改善加固区原状土体的力学性能， 在边坡原状土体中形成加固 区( 土钉墙) 以抵抗不稳定的侧 向土压力； 边坡加固施工紧随开 挖， 迅速封闭开挖面 ， 使得因开挖造成的土层应力释放及时得 到控制 ， 从而使边坡土体变形得到有效控制； 用土钉将不稳定 的土压力引入深层土体中， 借助稳定土层 自身的承载力 ， 提供 有效的锚固力来平衡不稳定的压力。从而形成一种先进的深 1 2 4 内 蒙 古 水 利 2 0 1 1 年第 2期 ( 总第 1 3 2期) 层承载力主动支护体系， 与土体共同作用， 充分发挥土层能量， 提高边坡土层的整体性、 自身强度和 自稳定能力 ， 使边坡得以 稳定。虽然土钉墙支护能使边坡土体变形得到有效控制， 但土 体变形总会发生。为了降低土体变形， 保证周边建筑物的安全 稳定 ， 还需在基坑侧壁关键部位增设护坡桩， 以减轻土体对土 钉的拉剪作用， 这样可增加边坡支护的效果。 1 4 护坡桩( 钢筋混凝土灌注桩) 设计计算 1 4 1 护坡桩( 钢筋混凝土灌注桩) 桩体嵌固深度 通过计算 ， 悬臂式支护结构嵌固深度设计值为8 8 m， 则桩 体长度 L=1 8 8 m 1 4 2 护坡桩( 钢筋混凝土灌注桩) 构造 ( 1 ) 根据我中心在呼和浩特地区护坡桩( 钢筋混凝土灌注 桩) 的施工经验及兄弟单位的成功实例， 本工程护坡桩( 钢筋混 凝土灌注桩) 桩体直径宜选用 6 0 0 m m。 ( 2 ) 钢筋笼配筋构造： 钢筋笼长度 1 8 8 11 1 ， 直径5 0 0 m m， 主 筋 1 2 2 0通长配置 ， 内箍筋 1 6 2 0 0 0间隔 配置 ， 均选 用 级 钢筋 ； 外箍筋 p 8 1 5 0螺旋配置， 选用 I级钢筋。 ( 3 ) 冠梁配筋构造： 冠梁配筋截面 5 0 0 m m3 0 0 mm， 主筋 1 2 2 0通长配置 ， 选用 级钢筋 ， 箍筋 p 8 2 0 0间隔配 置 ， 选用 I 级 钢筋。 ( 4 ) 桩体混凝土强度等级不得低于 C 2 0 ， 塌落度 1 8 2 2 ， 保 护层 厚度不得小于 5 0 m m。 ( 5 ) 冠梁混凝土强度等级不得低于 C 2 5 ， 保护层厚度不得 小于 3 5 m m。 1 4 3 护坡桩( 钢筋混凝土灌注桩) 支护结构布置 本基坑支护除采用土钉墙支护结构外， 同时增设护坡桩 ( 钢筋混凝土灌注桩) 。根据某超市设计图纸及施工资料， 护坡 桩( 钢筋混凝土灌注桩) 在基坑外侧布置见表 1 。 表 1 护坡桩 以上设计护坡桩( 钢筋混凝土灌注桩) 桩体顶端均与冠梁 连接 ， 形成坚固的整体。 1 5 土钉墙与护坡桩( 钢筋混凝土灌注桩) 联合支护方案 根据本工程的结构特点、 场地条件及周边环境 ， 我们认为 基坑支护必须增设护坡桩( 钢筋混凝土灌注桩) ， 其施工参数见 表2 。 表2 土钉墙与护坡桩( 钢筋混凝土灌注桩) 联合支护方案施工参数 土钉墙与护坡桩( 钢筋混凝土灌注桩) 联合支护中注浆及 面层设计同土钉墙注浆及面层设计。 此种联合支护方式我们还应用于呼和浩特地区很多工程 实践当中， 并且每个工程项 目都取得了很大的成功。土钉墙与 护坡桩联合支护技术除了具有很高的技术价值之外， 还具有很 显著的经济效益。随着科学技术的不断发展， 我们相信基坑支 护技术会越来越成熟， 越来越先进 ， 技术经济效果也会越来越 突出。 1 6 技 术保证及应急措施 1 6 1 信息化施 工 采用信息化施工 ， 可根据实际情况调整土钉参数， 特别是 在遇到各种管线或周外降水井时必须调整孔位避开 ， 同时保证 基坑安全。为确保基坑工程安全 ， 本方案除了对上述土钉、 面 层、 注浆和喷射提出严格的技术要求外， 还根据相关规范要求 与基坑特点提出如下施工质量控制要点和技术保证措施。 1 6 2土 方 开 挖 由于喷锚支护的特点是边开挖边支护 ， 分层 、 分区开挖， 分 层支护。所以要求土方开挖必须和支护施工密切配合 ， 严格做 到开挖一层、 支护一层 ， 严禁超挖。需提供土钉成孔施工作业 面宽度8 m以上， 前层土钉完成注浆 1 d以上 、 面层混凝土喷射 完毕 1 2 h以上方可进行下一层开挖。开挖时铲头不得撞击网 壁和锚头。开挖进程和喷锚网施工循环作业。基坑开挖应对 称分层进行， 采用反铲挖土、 自卸汽车运土 ， 开挖过程不得碰撞 支护结构体系。坑底、 坑壁应预留 0 20 3 m余土， 进行人工 清理。基坑挖好后 ， 应尽量减少暴露时间， 及时清底、 检底浇好 垫层 ， 封闭基坑。土方开挖宜从基坑内部开始， 逐步向边缘推 进。合理设置运土车道 ， 在基坑旁边严禁堆放重物。 1 6 3 排 水措施 本工程采用大 口径井点进行降水， 降水过程中严禁将水流 入基坑内或渗入基坑侧壁， 同时基坑周边地表面用 C 1 5细石混 凝土进行硬化 ， 并设置排水沟 ， 防止雨水进入坑内。 1 6 4 应急措施 土方开挖和运行维护期间， 应准备一些草袋或编织物装砂 或土， 作为应急之用。当基坑状况恶化时 ， 应立即用上述材料 反压坡脚 ， 必要时在坡顶削坡减载， 保持坡顶稳定后再妥善处 理。对基坑开挖过程中突发的和偶然情况下发生的事件 ， 首先 应分析研究原因然后采取相应的对策。 参考文献 1 建筑地基基础设计规范( G B 5 0 0 0 7 -2 0 0 2 ) F 北京中国 建筑工业出版社， 2 0 0 2 2 建筑地基处理技术规范( J G J 7 9 -2 O O 2 ) F 北京中国建 筑工业出版社， 2 0 0 2 3 建筑基坑支护技术规程( J G J 1 2 0 _ _ 9 9 ) F 北京中国建 筑工业出版社， 1 9 9 9 ( 编校 ： 郭宝丽) 收稿 日期 ： 2 0 1 1 0 22 1 作者简介： 苗建军( 1 9 6 8一) ， 男， 工程师， 现主要从事岩土 工程勘察及地下水资源评价。