臨海地質(zhì)條件墻錨支護(hù)設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)

張 哲 彬

(上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司，上海 200433)

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臨海地質(zhì)條件墻錨支護(hù)設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)

張 哲 彬

(上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司，上海 200433)

以大連某工程為例，介紹了深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)方案，闡述了基坑墻錨結(jié)合支護(hù)方法的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)與施工技術(shù)，指出這一新興支護(hù)技術(shù)克服了常規(guī)支護(hù)方法存在的不足，適合于未來(lái)超深基坑的發(fā)展趨勢(shì)。

深基坑，墻錨支護(hù)體系，預(yù)埋節(jié)點(diǎn)，預(yù)應(yīng)力錨索

1 工程概況

本工程位于大連港東港區(qū)，地處填海造地區(qū)域，主體建筑高度達(dá)到518 m?；用娣e約17 500 m2，基坑延長(zhǎng)米約542 m，基坑普遍區(qū)開挖深度為22.75 m，主樓區(qū)域開挖深度為27.25 m。

擬建場(chǎng)地地貌為海漫灘，在鉆探揭露深度范圍內(nèi)出露地層分布主要有：①素填土、②淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、③碎石、④全風(fēng)化板巖、⑤強(qiáng)風(fēng)化板巖、⑥中風(fēng)化板巖、⑦全風(fēng)化輝綠巖、⑧強(qiáng)風(fēng)化輝綠巖、⑨中風(fēng)化輝綠巖、⑩構(gòu)造破碎帶。

場(chǎng)地地下水一是賦存于場(chǎng)地上部土層中的孔隙水，屬于潛水，主要由海水補(bǔ)給，主要含水層為素填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、碎石；二是賦存于基巖裂隙中的基巖裂隙水。

2 深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

本基坑采用順做法方案，圍護(hù)體均采用“兩墻合一”地下連續(xù)墻，基坑內(nèi)部裙樓普遍區(qū)域采用五道外拉錨索(局部六道)，主樓區(qū)域采用七道外拉錨索。普遍區(qū)圍護(hù)剖面圖見圖1。

地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)采用施工簡(jiǎn)單，止水性能較好的鎖口管圓形接頭。并且在各幅地墻之間采用高壓旋噴樁聯(lián)合帷幕灌漿工藝進(jìn)行幅間止水。

3 地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)及施工

本工程地下連續(xù)墻厚度均為800，共計(jì)96幅，混凝土等級(jí)C35(水下提高一級(jí)按C40配置)，混凝土抗?jié)B設(shè)計(jì)等級(jí)為P12。由于基底已進(jìn)入中風(fēng)化板巖，故地墻墻底插入坑底以下4 m即可。地下連續(xù)墻有效長(zhǎng)度24.85 m(普遍區(qū)),29.65 m(主樓區(qū))。

地下連續(xù)墻縱向主筋和水平鋼筋采用HRB400級(jí)鋼筋，主筋保護(hù)層厚度在迎坑面為50 mm，在迎土面為70 mm。配筋圖如圖2所示。

3.1 成槽工藝

地下連續(xù)墻施工采用“抓銑結(jié)合”施工工藝，上部淺層采用液壓抓斗式成槽機(jī)施工，深層采用銑槽機(jī)施工(見圖3)。建議在碎石層(或全風(fēng)化巖層)以上采用液壓抓斗，其下采用銑槽切削。

3.2 地墻接頭

槽段接頭：本工程地下連續(xù)墻槽段間可采用圓形鎖口管接頭(見圖4)，該接頭構(gòu)造簡(jiǎn)單，止水性能較好，施工適應(yīng)性較強(qiáng)。在地墻接縫處設(shè)置扶壁柱與樓板、梁相連接，以增加地下室的整體剛度。

內(nèi)襯墻：地下連續(xù)墻的墻面質(zhì)量與常規(guī)現(xiàn)澆的結(jié)構(gòu)墻體存在一定的差距，并且本工程場(chǎng)地處于近海地下水環(huán)境，從結(jié)構(gòu)的耐久性角度出發(fā)考慮，地下連續(xù)墻內(nèi)側(cè)需設(shè)置結(jié)構(gòu)內(nèi)襯墻，起到改善建筑內(nèi)立面和防潮的作用。

3.3 鋼筋籠吊裝

本工程鋼筋籠使用1臺(tái)150 t履帶吊和1臺(tái)80 t履帶吊做雙機(jī)抬吊，吊點(diǎn)布置方式為橫向二點(diǎn)縱向五點(diǎn)吊。主鉤起吊鋼筋籠頂部，副鉤起吊鋼筋籠中部，多組葫蘆主副鉤同時(shí)工作，使鋼筋籠緩慢吊離地面，并改變籠子的角度逐漸使之垂直，吊車將鋼筋籠移到槽段邊緣，對(duì)準(zhǔn)槽段按設(shè)計(jì)要求位置緩緩入槽并控制其標(biāo)高。鋼筋籠放置到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，利用槽鋼制作的扁擔(dān)擱置在導(dǎo)墻上。鋼筋籠吊裝示意圖見圖5。

3.4 地墻結(jié)構(gòu)預(yù)埋件

1)地下連續(xù)墻墻頂落低，通過(guò)在壓頂圈梁上預(yù)埋插筋與其上結(jié)構(gòu)墻體和地下室頂板連接；

2)地下連續(xù)墻內(nèi)預(yù)埋鋼筋接駁器與結(jié)構(gòu)底板以及各層樓板連接；

3)地下連續(xù)墻內(nèi)預(yù)埋鋼筋與圍護(hù)壁柱、結(jié)構(gòu)壁柱連接；

4)部分地下連續(xù)墻迎坑面預(yù)埋鋼筋與結(jié)構(gòu)疊合墻連接；

5)部分地下連續(xù)墻需按結(jié)構(gòu)要求在迎土面預(yù)埋鋼筋網(wǎng)片。樓板預(yù)埋節(jié)點(diǎn)見圖6。

3.5 地墻接縫止水

本次地下連續(xù)墻“兩墻合一”將作為今后地下室結(jié)構(gòu)外墻，考慮到今后使用階段的耐久性，為更好的確保其防滲性能。在各幅地墻之間上部土層采用φ1 000@700高壓旋噴樁下部聯(lián)合灌漿進(jìn)行幅間止水，高壓旋噴樁施工至全風(fēng)化巖層底部；全風(fēng)化巖層以下土體至地墻底采用帷幕灌漿工藝進(jìn)行止水，擠壓充填雙液水泥—水玻璃混合漿液，漿液固結(jié)后可以提高墻縫的止水性能。

3.6 地墻槽底注漿

根據(jù)地質(zhì)勘查工作，發(fā)現(xiàn)基坑底部存在基巖裂隙水的分布，為了防止地墻底部作用的地下巖層遇水崩解、軟化，出于對(duì)施工安全以及防水要求考慮，對(duì)地墻進(jìn)行槽底注漿，從地墻底部注入水泥漿液，使其充滿巖石裂隙內(nèi)，有效封堵基巖裂隙水，隔斷滲水路徑。

地下連續(xù)墻每幅槽段內(nèi)設(shè)置兩根注漿管，注漿器采用改進(jìn)后的適用于巖層地質(zhì)條件下的單向閥式注漿器，管底位于槽底以下20 cm～50 cm。墻身混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后注漿，每根注漿管的水泥用量為1.5 t，注漿壓力必須大于注漿深度處土層壓力，且最高不宜超過(guò)4 MPa。

4 預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)及施工

本工程外拉錨索采用預(yù)應(yīng)力錨索，錨索成孔采用干法成孔，孔徑不小于150 mm。錨固體采用二次注漿成錨工藝，水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比0.45～0.55，預(yù)應(yīng)力錨索采用φ15.2鋼絞線，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值1 860 N/mm2。

4.1 預(yù)應(yīng)力錨索基本試驗(yàn)

錨索正式施工前應(yīng)根據(jù)巖層分類，在全風(fēng)化板巖、強(qiáng)風(fēng)化板巖、中風(fēng)化板巖層中分別進(jìn)行1組錨索基本試驗(yàn)，共進(jìn)行3組錨索基本試驗(yàn)，每組試驗(yàn)選取不同長(zhǎng)度的錨索，每組不少于3根。根據(jù)本基坑工程情況擬選取普通錨索，試驗(yàn)場(chǎng)地選取在場(chǎng)地南區(qū)已開挖基坑內(nèi)進(jìn)行。具體要求按CECS 22：2005巖土錨索(索)技術(shù)規(guī)程執(zhí)行。

錨索基本試驗(yàn)的最大試驗(yàn)荷載不宜超過(guò)預(yù)應(yīng)力錨索鋼絞線強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.8倍。試驗(yàn)錨索參數(shù)見表1。

表1 試驗(yàn)錨索參數(shù)表

通過(guò)預(yù)應(yīng)力錨索基本試驗(yàn)獲得了大量寶貴的數(shù)據(jù)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，分別統(tǒng)計(jì)了錨索在全風(fēng)化板巖、強(qiáng)風(fēng)化板巖以及中風(fēng)化板巖中的每延米承載力(見圖7)。

全風(fēng)化板巖錨索承載力為98.7 kN/m；強(qiáng)風(fēng)化板巖錨索承載力為202.1 kN/m；中風(fēng)化板巖錨索承載力為323.8 kN/m。

試驗(yàn)實(shí)際得出的錨索承載力比原先依據(jù)地勘報(bào)告得出的錨索設(shè)計(jì)承載力有一定的提高(約15%的安全儲(chǔ)備)，故錨索設(shè)計(jì)能滿足本工程基坑圍護(hù)要求。

4.2 預(yù)應(yīng)力錨索張拉

墻錨支護(hù)體系由于地墻整體剛度較大，可不設(shè)置圈梁，每幅地墻根據(jù)計(jì)算結(jié)果及實(shí)際情況，獨(dú)立設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的預(yù)應(yīng)力錨索，以確保受力及變形協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

錨索采用在地墻開孔施工，為避免錨索破壞地墻結(jié)構(gòu)，地下連續(xù)墻內(nèi)預(yù)先埋入埋套，用于錨索穿孔打入土層。錨板采用350×350×20鋼板，與預(yù)埋套管焊接成型預(yù)埋在地下連續(xù)墻內(nèi)。預(yù)應(yīng)力錨索張拉時(shí)，錨索通過(guò)錨頭蓋板、斜鐵組成的錨承壓墊座作用于預(yù)埋錨板上進(jìn)行張拉。承壓墊座應(yīng)安裝平整、牢固，且承壓面應(yīng)與錨孔軸線垂直(見圖8)。

4.3 預(yù)應(yīng)力錨索防水措施

施工階段防水：由于打設(shè)錨索需在地下連續(xù)墻上穿洞，其隔水性能減弱，易出現(xiàn)滲漏水問(wèn)題。在施工中可通過(guò)在地下連續(xù)墻內(nèi)預(yù)埋套管，在套管外焊接止水片，預(yù)埋套管內(nèi)部填充柔性材料，兩端用橡皮塞封堵。預(yù)埋套管大樣見圖9。

使用階段防水：本工程圍護(hù)地墻“兩墻合一”，在基坑圍護(hù)工程完成后將作為結(jié)構(gòu)外墻使用，故在正常使用階段，需對(duì)錨索施工孔進(jìn)行防水封堵處理(見圖10)，作為永久錨頭，以達(dá)到結(jié)構(gòu)防水要求。

錨索防水處理步驟如下：

1)清除套管前部施工階段的防水材料,然后采用1∶2膨脹防水砂漿封堵套管；2)套管頭部設(shè)置橡膠止水板，橡膠止水板外側(cè)涂刷聚合物防水砂漿。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著大連地區(qū)基坑規(guī)模向大規(guī)模、大深度方向發(fā)展，城市密集度的提高，基坑墻錨結(jié)合支護(hù)方法是當(dāng)?shù)貞?yīng)用極少的一種新興的支護(hù)技術(shù)，它在變形控制方面要好于當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的樁錨體系，也適合于未來(lái)超深基坑的發(fā)展趨勢(shì)，更具有環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，符合可持續(xù)發(fā)展，還具備其他諸多方面的優(yōu)點(diǎn)，克服了常規(guī)臨時(shí)支護(hù)方法存在的不足，在未來(lái)將成為高層建筑地下室和其他多層地下結(jié)構(gòu)的主流方法。

[1] 韓 軍,陳 強(qiáng),劉元坤,等.錨桿灌漿體與巖(土)體間的粘結(jié)強(qiáng)度[J].巖土力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2005(19):3483-3486.

[2] CECS 22:2005，巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程[S].

[3] DB 21/907—2005，遼寧省建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范[S].

Wall anchorage support design and critical construction technologies under coastal geology condition

Zhang Zhebin

(ShanghaiFoundationEngineeringGroupCo.,Ltd,Shanghai200433,China)

Taking Dalian engineering as an example, the paper introduces deep foundation support design scheme, describes foundation wall anchorage structure support features and design and construction technologies, and points out that: the above-mentioned technology avoids common support scheme defects, which will be suitable for deep foundation development trend in future.

deep foundation, wall anchorage support system, pre-embedded joint, prestressed anchor cable

1009-6825(2017)13-0054-04

2017-02-22

張哲彬(1986- )，男，工程師

TU463

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