天津警備區(qū)“916工程”招待所項目基坑支護施工技術(shù)

于 建

(南通四建集團有限公司，江蘇 南通 226300)

天津警備區(qū)“916工程”招待所項目基坑支護施工技術(shù)

于 建

(南通四建集團有限公司，江蘇 南通 226300)

結(jié)合天津警備區(qū)“916工程”招待所基坑支護施工實例，對鉆孔灌注樁和鋼筋混凝土連梁水平支撐組成的復(fù)合支護結(jié)構(gòu)進行了介紹，并對具體的施工工藝作了闡述，指出該結(jié)構(gòu)再加上錨桿、錨噴支護、整體好、剛度大、施工簡單，對基坑支護取得很好效果。

基坑支護，護坡樁，鋼筋混凝土連梁，錨桿

1 工程概況

天津警備區(qū)“916工程”招待所項目位于天津市西青區(qū)洞庭路和外環(huán)輔道交口，建筑面積40 101 m2，地上6層，地下2層。本工程基礎(chǔ)為筏式基礎(chǔ)，基底標(biāo)高-12.3 m～-13.9 m。本工程±0.00相當(dāng)于黃海高程42.60 m。地面以下地層構(gòu)造如下：1)表層為厚1.20～2.90(局部厚4.90 m)的粘質(zhì)粉土及粉質(zhì)粘土填土①層及房渣土①1層。2)標(biāo)高38.08 m～41.03 m以下為粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土填土②層，褐黃色飽和、可塑；粘土，重粉質(zhì)粘土②1層，可塑～硬塑；粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土填土②2層，可塑～硬塑。3)標(biāo)高36.44 m～37.24 m以下為灰色、可塑的粉質(zhì)粘土、重粉質(zhì)粘土③層?；摇尹S，可塑～硬塑的砂質(zhì)粉土、粘質(zhì)粉土③1層及灰黃色可塑～硬塑的粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土③2層。4)標(biāo)高31.22 m～31.85 m以下為褐黃色密實的中砂④層，圓礫④1層及中上密的粉礫④2層。5)標(biāo)高25.34 m～25.94 m以下為褐黃色，可塑～硬塑的粘質(zhì)粉土⑤2層，圓礫⑤3層。6)標(biāo)高20.14 m～20.64 m以下為密實的粉細(xì)砂層。7)標(biāo)高15.84 m～18.64 m以下為雜色、密實的卵石⑦層。鉆探最深至標(biāo)高14.14(深28 m)仍為卵石層。地下水揭示三層：第一層為潛水，埋深1.50 m～2 m。靜止水位標(biāo)高為40.24 m～40.84 m。第二層潛水埋深11.50 m～12.30 m，標(biāo)高30.14 m～30.73 m。第三層潛水埋深22.80 m～25.20 m，標(biāo)高為16.94 m～18.64 m。

2 基坑支護方案簡析

1)鑒于施工現(xiàn)場地面四周的建筑物及構(gòu)筑物，地下的拆房殘基及舊管線等隱蔽物，更由于三面圍墻的局限性。我們認(rèn)為基坑支護方式，采用護坡樁加錨桿比土釘墻錨噴穩(wěn)妥。

2)因本工程所在地區(qū)，地下水位屬于潛水，上層滯水水位離地表面僅1.50 m～2 m，故降水排水的質(zhì)量特別重要，很多工程因為降水效果差，造成護坡樁鉆孔縮徑坍孔，難以成孔，土釘墻錨噴表面剝落甚至整面坍塌。后果十分嚴(yán)重。為此要求降水必須達到設(shè)計要求的深度。本工程采用大井眼降水，深度為23 m左右。保證了護坡樁及錨桿的順利施工及基槽的順利開挖。

3)本工程采用護坡樁加錨桿，土方先行下挖3 m，這樣做有利于推進整體施工進度，縮短工期，也有利于降低成本。因為先進行土方開挖，樁頂連梁頂面在地下2.50 m處，錨桿的反力梁不必再另購型鋼。直接利用了樁頂?shù)匿摻罨炷吝B梁。鋼筋混凝土連梁比型鋼的截面面積大、剛度大、變形小，更有利于抗彎和抗剪，并且與錨桿的組合比鋼梁嚴(yán)密。若采用鋼梁作錨桿的反力梁，不但增加了購買材料的成本，還帶來一系列的支護問題：護坡樁平面位置有一定的誤差，樁周表面也凹凸不平，錨桿的傾角一般為15°～20°，因此鋼梁側(cè)面不能平貼在樁面上，也就是說不能形成面接觸，只是線接觸甚至是點接觸。由于接觸的不嚴(yán)實，當(dāng)錨桿進行預(yù)應(yīng)力張拉時就會產(chǎn)生很大的變形。變形位移的量，含有樁面與鋼梁面的間隙；鋼梁自身的彎曲變形；錨桿桿身的拉長變形；桿件與填料、填料與周側(cè)土層的蠕變等?？傊C合位移量很大，很難滿足規(guī)范的要求，這種位移量也很難區(qū)分出錨桿與土壤之間的準(zhǔn)確變形，鑒于這種原因，設(shè)計者大都采用鋼筋混凝土連梁作為錨桿反力，不去另購型鋼，避免了各種弊病。

4)考慮到土方下挖3 m后，對空3 m高土坡的保護，常用兩種做法：一種是采用錨噴。適當(dāng)放坡，然后用鐵絲罩面。覆蓋再噴射礫石混凝土。另一種是在樁頂梁上插筋，設(shè)置構(gòu)造柱擋土墻。后一種做法，支護牢固，直坡上下，給建筑施工增加了作業(yè)面。

3 護坡樁與錨桿簡算

1)在基坑范圍內(nèi)大部分以粉質(zhì)粘土及粉土為主，φ值較低，為簡化計算，不再分層，略去c值，適當(dāng)增大φ值，取φ=30°，取土的平均重度P=20 kN/m3；基坑周邊地面的動、靜載荷平均取q=20 kN。

2)取護坡樁樁徑為0.6 m；設(shè)樁總長為13.5 m。嵌固深度4 m，依次驗算后用錨桿拔力取得平衡。

3)用φ=30°算得主動土壓力系數(shù)Ka=0.33；被動土壓力系數(shù)Kp=3。

4)主動土壓力Ea1=1/2·γ·H·H·Ka。

Ea1=1/2×20×13.5×13.5×0.33≈601 kN/m。

主動土壓力Ea2=q·H·Ka。

Ea2=120×13.5×0.33≈89 kN/m。

被動土壓力Ep=1/2·V·T·T·Kp。

Ep=1/2×20×4×4×3≈480 kN/m。

5)為使護坡樁保持平衡，則必須使樁上的作用力Ea，Ep及與樁頂錨桿拉力T保持平衡。在d點取力矩，使∑Md=0，則錨桿的水平拉力為:TA(H-Z)=Ea1·H/3+Ea2·H/2-Ep·T/3;

TA(16-3)=610×13.5/3+89×13.5/2-480×4/3;

TA=2 665/13≈205 kN。

設(shè)護坡樁間錨桿水平距離為1.20 m，則錨桿水平力為：

Tb=1.2·TA=1.2×242≈290 kN。

設(shè)錨桿傾角為15°，則錨桿抗拔力為：

Tu=Tb/cos15°=246÷0.965 9≈255 kN。

6)參照《土層錨桿設(shè)計與施工規(guī)范》，中密粉土及可塑的粉性土，在一次常壓注漿的情況下，土層與錨固體間的粘結(jié)強度平均取80 kPa，則錨桿錨固段長度：

(K·TV)/(π·d·qs)=

(1.6×300)/(3.14×0.15×80)≈13 m。

經(jīng)計算錨桿自由段：

L0=LT·sin(45°-φ/2)sin(45°+φ/2+θ)=

9×sin30°/sin(60°+15°)=9×0.5/0.965 9≈4.66。

現(xiàn)取5 m，錨桿總長度L=La+L0=13+5=18 m。

7)錨桿桿件采用3φ22螺紋鋼，其截面屈服強度為：

3根×3.8 cm2×3 100 kg/cm2=35 340 kg≈35 t，滿足了錨桿255 kN(25.5 t)的抗拔力要求。

4 施工順序及施工工藝

1)第一步土方開挖，護坡樁鋼筋籠綁扎及錨桿桿件組焊。a.第一步土方從自然地面標(biāo)高42.60 m到標(biāo)高39.6 m。深3 m，并按1∶0.3放坡。b.護坡樁鋼筋籠共268個，主筋10φ22×13 m；加強筋2φ22×6 m，每籠加筋7個，1φ16×1.3 m，下料加工成外圓444 mm圓箍，搭接處雙面焊固，箍筋為φ6盤條，螺旋式纏繞在圓籠，外周間距為200 mm。c.錨桿桿件，由3φ22×18 m組成，頂端焊倒刺，中段每隔2 m焊一組支托，尾端為φ50的40號中碳鋼螺桿配以螺母、墊圈。錨桿中間穿入φ25的塑料注漿管，側(cè)面綁附φ118的排氣管，且用火燒絲固定。

2)鋼筋混凝土連梁以上部位的基坑側(cè)壁用錨噴支護。a.為安全起見在離地面2.2 m處，打入一排2 m φ20的鋼筋，水平間距1.5 m，在其上壓以φ6光圓鋼組成200×200井字形網(wǎng)格，再用φ22鋼筋橫壓在網(wǎng)格面上，用電焊焊固在錨桿尾端，以加強其整體性。b.在側(cè)坡網(wǎng)格面上噴射石混凝土，強度等級為C20，坡面平整度為±20 mm。

3)護坡樁鉆孔、吊籠入孔及澆灌。a.根據(jù)設(shè)計平面圖，測定坡樁位，定出樁的中心點及樁頂標(biāo)高(在側(cè)壁釘上標(biāo)志)。b.用步履式長螺旋機鉆孔，鉆孔孔位偏差不大于D/4，孔徑+100/-50，孔深H±100，鉆孔垂直度不大于1%；采用隔一打一，避免串孔。c.鉆孔下籠后及時澆灌C25混凝土，不夠一個樁量時，應(yīng)及時補足，間隔時間不允許超過4 h。

4)錨桿鉆孔及桿位置放。a.本工程錨桿孔徑150 mm，鉆孔深度許深不許淺，傾角15°±10°；錨孔孔位偏差±100 mm(遇障礙物時允許水平移動)。b.錨孔鉆進及錨桿置放時應(yīng)注意錨孔有無縮徑及坍塌。遇坍孔或障礙物，排除障礙物或移位后重新鉆孔。c.錨桿的尾部螺栓留在孔外，尺寸必須超過鋼筋混凝土連梁內(nèi)側(cè)斜面10 cm～20 cm，螺栓絲扣外露部分用廢舊紡織袋包裹，防止碰撞損壞。

5)錨桿孔壓力注漿。a.先檢查注漿管及排氣管，管內(nèi)有無堵塞，注漿管及排氣管外露長度不小于50 cm。b.注漿用的水泥漿，水泥采用普通硅酸鹽425號，水灰比控制在0.5左右。必要時可摻加減水早強劑。c.水泥必須攪拌均勻，嚴(yán)防雜質(zhì)混入攪拌器內(nèi)。d.水泥漿開始注入錨孔時，無壓力要求，以注滿排氣管，將水泥或空氣排凈，排出的均為純水泥漿為止，然后將排氣管扎死，進行補漿。壓力在0.5 MPa左右。e.約半小時后，錨孔內(nèi)的水泥漿經(jīng)過滲透消散、沉淀，孔頂形成空缺，因此必須進行二次注漿，注漿壓力0.5 MPa～1 MPa，以不超過2 MPa為宜，穩(wěn)定時間不小于3 min。

6)鋼筋混凝土連梁施工。a.剔除樁頂浮漿，并將樁頂混凝土鑿成毛面。根據(jù)梁底標(biāo)高39.60 m及連梁尺寸，將基槽根土整平拍實。b.給錨桿螺栓加套管后，綁定連梁。c.放出梁頂面水平線，釘樁支模。d.澆筑C25混凝土，養(yǎng)護5 d～7 d。

7)滿足養(yǎng)護期后，進行錨桿預(yù)應(yīng)力張拉。a.每根錨桿預(yù)應(yīng)力張拉必須一致，預(yù)拉時取(設(shè)計軸向拉力值)0.1 Nt～0.2 Nt，使錨桿完全伸直，使之受力均勻。b.張拉應(yīng)力取錨桿抗拔力的80%，即255 kN×0.8=204 kN≈20 t(不用滿量程的目的是為了取得土壓力與錨桿壓力的相對平衡，不到極限，留有余力)。c.拉應(yīng)力達到20 t時，穩(wěn)定壓力延時3 min～5 min，然后將螺母擰緊鎖定。

5 施工體會

鉆孔灌注樁，樁頂連梁、錨桿、錨噴組成的復(fù)合支護結(jié)構(gòu)，整體性好，側(cè)面剛度大，施工簡單，造價低。在挖土過程中，對周圍建筑物均未產(chǎn)生不良影響；同時支護結(jié)構(gòu)施工完兩個月后進行一次測量，連梁位移最大處僅5 mm，整個支護結(jié)構(gòu)基本符合“安全、適用、經(jīng)濟”的原則。

The foundation pit support construction technology of Tianjin garrison “916 project” entertainment project

YU Jian

(Nantong Fourth Construction Group Limited Company, Nantong 226300, China)

Combining with the foundation pit support construction examples of Tianjin garrison “916 project” entertainment, this paper introduced the composite retaining structure coupling with bored piles and reinforced concrete beams horizontal support, and elaborated the specific construction technology, pointed out that the structure coupled with anchor rod, anchor-plate retaining, overall good, just degree, simple construction, had good effect to foundation pit support.

foundation pit support, slope protection pile, reinforced concrete beam, anchor

1009-6825(2014)31-0081-02

2014-08-22

于 建(1967- )，男，高級工程師

TU463

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