某電廠(chǎng)循環(huán)水泵房深基坑土釘墻支護的設計與施工

地受基礎工程)GEOTECHNICAL ENGINEERING WORLD Vol.12 No. 10某電廠(chǎng)循環(huán)水泵房深基坑土釘墻支護的設計與施工李宏運.(中冶天工上海十三冶建設有限公司基礎工程分公司,上海201900)摘要通過(guò)某循環(huán)水泵房深基坑土釘墻支護的設計與施工實(shí)例對類(lèi)似基坑支護方案的制定及施工要點(diǎn)進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞士釘注漿噴射砼基坑監測中圖分類(lèi)號:TV551.4文獻標識碼:A .文章編號:1009 - 5098(2009)10 -0030 -051.2工程地質(zhì)條件1概述表1所示(1-1)層素填土為新近填土,土較松1.1工程概況散。(2 -2)層粉質(zhì)粘土中夾粉土薄層;(3)層以粉某電廠(chǎng)循環(huán)水泵房工程東臨已建廠(chǎng)區道路及擬敷質(zhì)粘土與粉土互層狀;由于該兩層土粉粒含量較高，設的循環(huán)水壓力管道,西南和西北側距3"、4"冷卻塔分進(jìn)行大開(kāi)挖施工時(shí)，易出現流砂與坍塌等現象。(4別為29 m、38 m(見(jiàn)圖1)。其地下結構平面尺寸為- 1)層粉質(zhì)粘土，以軟塑為主。24. 24m x36. 48 m,場(chǎng)地自然地坪標高約-1.00 m,泵房2基坑支護方 案的確定基底標高為-9. 900 m,基坑開(kāi)挖深度為8.900 m。北本基坑屬二級基坑。根據其周邊環(huán)境及工程地質(zhì)條件,需對基坑實(shí)施支護,具體支護結構型式通過(guò)4"冷卻塔以下兩種方案比較確定。方案一:鉆孔灌注樁+水泥土攪拌樁止水帷幕|東支護型式基坑四周采用φ800鉆孔灌注樁,樁長(cháng)18.0 m,3*冷卻塔樁底標高一19.0 m,鉆孔灌注樁外打設兩排φ700雙軸水泥土攪拌樁止水帷幕,樁長(cháng)11.0 m,樁底標高一12. 0 m,樁間搭接200 mm?？觾仍Oφ600臨時(shí)鋼管支圖1循環(huán)水泵房平面布置圖撐3道,分別位于-1.0m.-5.0m.-9.0m。支撐與灌注樁分別采用鋼筋砼貫梁和H型鋼圍檁連接。表1場(chǎng)地主要土層物理力學(xué)指標抗剪強度指標土層編號土層名稱(chēng)層厚/m含水量w/% 重度y/kN.m-3 孔腺比e極限描固力/kPac/kPaφ/°1-1填土2.624.219.20.79730.916.202-1粘七2.223.118.80.98337.4452-2粉質(zhì)粘土4.318. 1154-131. 818.60.93419.726.0淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土4. 036.11.03914. I_20.5該方案雖然安全可靠,可有效防止周?chē)?、構?10中國煤化工坑推薦支護方案。物位移;但由于基坑支護施工工期長(cháng),臨時(shí)支撐嚴重MHC NMH G.影響地下砼結構施工,且用于基坑支護費用高達根據《建筑基坑支護技術(shù)規程》(JGJ120 - 99)[收稿日期] 2009-05 -05.39方數據巖土工程界第12卷 第10期的要求進(jìn)行土釘墻整體穩定性驗算和土釘抗拔承載鋼管擊人,傾角為10°,各層土釘的長(cháng)度及布置如圖力驗算,其整體穩定性安全系數不小于1. 30,土釘3所示,墻面坡度為1:0.3,噴射混凝土面層厚度為極限抗拔承載力的安全系數不小于1.25,設計地面100mm,強度為C20,內配置φ6@200的鋼筋網(wǎng)片超載按15kPa考慮?；悠矫娌贾迷斠?jiàn)圖2。一層,并延伸至排水溝,為防止在開(kāi)挖2-2層土時(shí)產(chǎn)生流砂現象,在施工第3道土釘前,先施工長(cháng)度為1006.0 m的超前錨桿與第3道土釘進(jìn)行連接,其尺寸為φ48(3. 0 mm,間距為600 mm。各層土釘的受拉↑A荷載及抗拉承載力驗算列于表2。循環(huán)衣梨房地下姑構表3為基坑開(kāi)挖到各個(gè)階段時(shí)的土釘墻整體穩00 140720290定性分析結果,經(jīng)驗算當開(kāi)挖至高程-9.90 m且第7道土釘尚未施工時(shí),此時(shí)為最不利工況,其整體穩定性系數為1. 310,能滿(mǎn)足2級基坑的要求。200基坑東側與已開(kāi)挖的循環(huán)水管溝相鄰(詳見(jiàn)圖咖B4) ,管溝開(kāi)挖寬度為4.0 m,基底標高-4.00 m,這樣為基坑東側減小主動(dòng)區土壓力創(chuàng )造了有利條件。為此,基坑開(kāi)挖面坡度取1:0.5,坡面噴射混凝土面層厚度為100 mm,強度為C20,內配置φ6@ 200的圖2基坑平面布置圖鋼筋網(wǎng)片-層,坡面內設置長(cháng)度為3.0 m的土釘,土.基坑南北側采用土釘結合錨桿支護,土釘墻由釘間距為1.3 m(垂直) x1.2 m(水平)。上而下共7層土釘組成,土釘采用φ48(3. 0 mm的-0.300-1.150l 08-3.0 .多廠(chǎng)- SLo48-3000010.048*3.0018*3.0 c-9 90000100.-30 L1w10.0s 08.3.0 6000@600圖3 A-A 剖面表2各層土釘 的受拉荷載及抗拉驗算編號位置(高程)/m長(cháng)度/m水平間距/mm所受拉力/kN極限抗拉力/kN安全系數-2.5012002.91861. 86121. 197-3.705. 60855.6719. 928超前錨桿-4.906.060012.0中國煤化工5.228-6.10DHCNMHG.2.68330. 8y154. 3U21.764-8.4037. 99848.8281.285-9.5038.461 .46. 154.200 .31(她是基礎工程GEOTECHNICAL ENGINEERING WORLD Vol.12 No. 10...........表3各施工階段土釘墻整體 穩定性分析施工工況土釘未施工第1道第2道.第3道第4道.第6道第7道土釘施工土釘施L土釘施工，基底高程/m-2.904. 10-5.30-6. 50-7.70-8. 80-9.90開(kāi)挖深度/m1.903.1004.305.506. 707.808.9穩定安全系數1.9761. 5491.7221. 6031.4161. 4101.3101.354-4.00一~ 1:4.09.900| 048.2.5 L30002000 10*圖4 B-B剖面基坑西側為排水箱涵區域(圖4),其中箱涵為9.90 m-→施工第七道土釘-→噴射混凝土面層。變截面,箱涵基底傾斜,坡度為1:4,當開(kāi)挖深度小各層土釘墻的施工流程為:開(kāi)挖并修正邊坡面于6m時(shí)基坑采用1:1. 5放坡開(kāi)挖,當基坑開(kāi)挖深度- +噴射第一層混凝土(40 mm)-→擊人注漿鋼管→清大于6m時(shí)采用土釘墻支護?？?→鋪設φ6@ 200的鋼筋網(wǎng)片- +焊接加強鋼筋一→其次,為防止基坑集水浸泡,在基底四周用磚砌噴射混凝土面層(60 mm) - +進(jìn)行壓力注漿。筑截面尺寸為400mm x400 mm排水溝,四角設直3.2施工方法徑為600 mm,深度為1000 mm集水井,井內放置潛3.2.1開(kāi)挖作業(yè) 面水泵及時(shí)收集抽排基底集水。每層深度低于同層土釘約400 mm,作業(yè)段長(cháng)度該方案較方案-一不僅能確?；影踩€定,而根據現場(chǎng)工程地質(zhì)條件的變化確定。為盡量縮短邊且有效地縮短了施工工期,基坑支護費用也由210壁土體的裸露時(shí)間,邊坡修整完后應立即噴射基層萬(wàn)元下降到130萬(wàn)元，因此本工程擬采用土釘墻支混凝土。上道土釘錨固體未達到足夠強度時(shí)不能進(jìn)護方案。行下一層土體的開(kāi)挖,為增加混凝土面層與土體的粘聚力,邊坡不必修整得過(guò)于光滑;邊坡修整應采用3主要施工工藝人工修整。3.1施工程序3.2.2擊入注漿鋼管土釘墻施工前,首先在基坑四周用磚砌筑截面.擊人注漿鋼管采用φ48(3.0mm的普通鋼管,尺寸為400 mm x 400 mm地面排水溝,其總體施工在管壁 上以每隔500 mm的間距設置- -個(gè)直徑為10程序為:基坑開(kāi)挖至-2.90 m- +施工第- -道土釘→mm 注漿口,并在注漿口的附近焊接鋼管支架，以減噴射混凝土面層- +基坑開(kāi)挖至-4.10m-→施工第二少地 基土進(jìn)人注漿管內及保證注漿土釘有足夠的直道土釘→噴射混凝土面層一+基坑開(kāi)挖至-5.30 m-→徑;土釘 與水平面的向下傾角為10°。超前錨桿施工-→施工第三道土釘- +噴射混凝土面層3.2.中國煤化工-→基坑開(kāi)挖至-6.500 m→施工第四道土釘→噴射IYHCNMHC避免地將地基土擠.混凝土面層- +基坑開(kāi)挖至-7.70 m-→施工第五道土人注漿鋼管內,為確保土釘的注漿質(zhì)量,在土釘注漿釘-→噴射混凝土面層- +基坑開(kāi)挖至-8.80m→施前對鋼管實(shí)施清孔，清孔水壓一般控制在0.5 ~工第六道土釘→噴射混凝土面層-→基坑開(kāi)挖至-0.6MPa之間,清孔至管口冒清水為止。分方數據巖土工程界第12卷 第10期地王基礎工程)3.2.4注漿厚度100,粗骨料為干凈碎石,粒徑小于15 mm,砂注漿漿液采用M10水泥砂漿,水灰比0.4~為中砂,水泥與砂石重量比為1:4~1:4. 5,砂率為0.5,水泥為32.5級普硅水泥,用注漿泵進(jìn)行常壓注45% ~55% ,水灰比0.4 ~0.45。噴射混凝土前清漿,注漿壓力為0.4 ~0.6MPa,為保證土釘與周?chē)晾硎車(chē)娒?用短鋼筋或其他辦法埋設好控制噴射混體緊密結合,在孔口處設置注漿塞,采用注漿袋加壓凝土厚度的標志。噴射混凝土施工完畢2小時(shí)后進(jìn)法,其施工方法是先用注漿管在孔底注漿,當孔內注行灑水養護,養護時(shí)間不宜小于7天。滿(mǎn)，即漿液從孔口流出時(shí)暫停注漿,上注漿袋(由布織面袋改制),并把注漿管插人注漿袋中,面袋的兩4基坑監測端用鐵絲扎緊,把拔出的部分送人孔中,并再次進(jìn)行由于基坑支護結構施工時(shí)存在著(zhù)許多不確定因注漿,一開(kāi)始漿液流人面袋,使面袋逐漸膨脹,形成素,因此本基坑支護實(shí)施信息化施工,通過(guò)對基坑變充滿(mǎn)漿液的袋子，注漿袋擠緊孔壁,使孔口密封,壓形及土釘錨固力等進(jìn)行現場(chǎng)監測,既有利于土釘墻力再增大時(shí),里端的扎口處被漿液沖開(kāi),漿液流人孔的安全運行,又有利于土釘墻基坑支護結構的動(dòng)態(tài)中,由于孔口已被注漿袋密封,所以能施加- -定的注設計。漿壓力。為防止水泥砂漿在硬化過(guò)程中產(chǎn)生干縮裂4.1 土釘現場(chǎng)抗拔承載力試驗縫,保證漿體與周?chē)帘诘木o密粘合,可摻人一定量選擇位于1-1地層中的長(cháng)度為10.0 m的第一的膨脹劑,為提高水泥砂漿的早期強度,加速硬化可道.2-2地層中的長(cháng)度為12.0 m的第三道土釘,分摻入早強劑，如:食鹽(摻量為水泥重量的0. 3% )和別選取3根進(jìn)行土釘極限承載力試驗，設計極限抗三乙醇胺(水泥重量的0.003% )共同放人砂漿中一拔承載力依次為80 kN和113kN。試驗采用維持荷起攪拌。水泥、砂、水要按配合比在攪拌機中拌合均載法,其結果見(jiàn)表4。勻,為避免大塊材料堵塞注漿泵,砂漿需經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)倒表4錨桿抗拔靜載試驗成果表人壓漿泵。注漿前應將孔內殘留或松動(dòng)的虛土清除靜載所得錨桿抗拔極限荷載對應的干凈。錨桿號極限承載力/kN錨桿上.拔量/mm注漿時(shí),注漿管插到距孔底250 ~ 500 mm,隨著(zhù)1"≥8015.18砂漿的灌人,逐步地把灌漿管向外拔出直至孔口,要保證管口始終埋在砂漿內以保證質(zhì)量。向孔內注入2"14. 56漿體的充盈系數必須大于1,每次向孔內注漿時(shí),宜3*15.71預先計算所需的漿體體積,并根據注漿泵的沖程數計算出實(shí)際向孔內注人的漿體體積,以確認實(shí)際注4°≥12014.76漿量超過(guò)孔內容積。注漿開(kāi)始或中途停止超過(guò)30s*17.05min時(shí),應用水或稀水泥漿潤滑注漿泵及管路。注漿完畢,將注漿管等沖洗干凈,以免堵塞。6'15.103.2.5 鋪設鋼筋網(wǎng).采用綁扎連接φ6@ 200,搭接長(cháng)度不小于200試驗結果表明:土釘抗拔靜載滿(mǎn)足設計及規范mm,設置混凝土墊塊,鋼筋與坡面空隙宜大于20.要求,可保證基坑安全穩定需要。mm。土釘與面層鋼筋網(wǎng)的連接通過(guò)φ16的通長(cháng)加4.2 基坑沉降及水平 位移監測強筋直接焊接在鋼筋網(wǎng)上。監測點(diǎn)布置見(jiàn)圖5,基坑深層水平位移及地表3.2.6加強鋼筋沉降觀(guān)測頻率為1次/天,若施工期位移變化較大，為了能保證土釘與噴射混凝土面層- -起協(xié)同工則應2次/天,觀(guān)測至基坑回填結束。作,以達到土釘墻基坑支護之目的，土釘鋼管在坡面4.2.1基坑沉降觀(guān)測的露出處用加強鋼筋進(jìn)行連接,其做法為:將直徑為中國煤化工16所示。沉降最16 mm的螺紋鋼筋與同一高程處的土釘鋼管在坡面小點(diǎn)|YHCNMH G量為2 mm,平均露出處通長(cháng)搭接焊牢。沉降速率為0.03 mm●. d" ;沉降最大點(diǎn)為位于基坑3.2.7噴射混凝 土面層北側的s5,總沉降量為11mm,平均沉降速率為材料:水泥為32.5普硅水泥,混凝土標號C20，0. 15 mm.d"。符合規范要求。33I地是基礎工程)GEOTECHNICAL ENGINEERING WORLD Vol.12 No. 10壁①迎(m位移/mm8-28-24-2-20S715|望國州，s二10+04.05.05士04.05. 09圖5基坑監測點(diǎn)平面布置圖-0-04. 05. 16-04. 05. 17時(shí)間U+-04.05. 18-04.05. 19Is+ -04. 05.20+04.05.21一04.05.22一04. 05.22下+04.05.23.04. 05.2420產(chǎn)-04.05. 25一04.06. 02+04.06. 09→04.06. 22一04.07.1425圖6基坑周邊測點(diǎn)沉降隨時(shí)間變化圖圖7測斜孔 L4隨深度變化圖4.2.2基坑水平位移 監測基坑四周共布置了5個(gè)深層位移監測點(diǎn)(L1 ~功實(shí)踐表明: 土釘墻基坑支護-般只適應于土質(zhì)抗L5),如圖7所示基坑最大深層水平位移L4位移值剪強度較高的二、三級基坑;如基坑周邊環(huán)境和地質(zhì)24.4 mm(位于離地表下3.0 m),平均位移速率為條件許可,則在同一基坑采用土釘墻支護較采用鉆0.2 ●d";經(jīng)分析, 基坑北側因施工堆載均大于其孔灌注樁的支護費用可節約40%左右;技術(shù)方面，他部位,因而該部位水平位移量最大。但基坑最大土釘墻支護采用逆作法施工使得支護-步到位,無(wú)水平位移速率仍遠小于規范規定的3 mm●d",累須再對其進(jìn)行修整、維護,從而為節約工期、提高施計最大水平位移量亦未超過(guò)40 mm報警值,監測結工效率提供了有利條件;文明施工方面,土釘墻施工果表明,基坑在整個(gè)施工過(guò)程中安全、穩定,噴射混基本不產(chǎn)生廢漿、廢液,無(wú)需投入大型機械設備,具凝土面層無(wú)裂縫,坡面、坡腳均未發(fā)生地下水滲漏現有污染少施工占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。象但在土釘墻基坑支護施工時(shí)必須遵循“分層支護,嚴禁超挖"的原則,其次應合理安排施工順序,5結語(yǔ)盡量縮短施工工期,如在循環(huán)水泵房基坑施工中,由近年來(lái),隨著(zhù)經(jīng)濟的高速發(fā)展,基坑支護形式越于施工準備充分,工序安排合理,基坑從開(kāi)挖到回填來(lái)越多,施工方法也越來(lái)越科學(xué)。但不管采用哪種僅用81天,這就為縮短基坑暴露時(shí)間增加基坑穩定基坑支護形式,經(jīng)濟、可靠、安全仍然作為制定基坑性創(chuàng )造了有利條件。支護方案的前提條件;本基坑采用土釘墻支護的成中國煤化工MYHCNMHG防方數據