微型钢管桩复合土钉墙支护体系在深基坑中的应用New.docx

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微型钢管桩复合土钉墙支护体系在深基坑中的应用New

微型钢管桩复合土钉墙支护体系在深基坑中的应用

微型钢管桩复合土钉墙支护体系在深基坑中的应用

【摘要】本文介绍了中国人民解放军61330部队驻新经济适用住房工程基坑支护的方案选择、设计和施工过程，微型钢管桩预应力锚杆土钉墙的复合土钉墙支护体系在实际工程中实践中取得了比较理想的效果，说明其在深基坑支护中具有较大的技术和经济优势。

【关键词】深基坑支护；土钉墙微型钢管桩　【Abstract】ThearticledescribesthePeople'sLiberationArmy61330unitsofnewaffordablehousingprojectsinfoundationpitoftheprogramselection,designandconstructionprocess,micro-steelpipepileprestressedanchorsoilnailwall,compositesoilnailingwallsysteminactualengineeringChinahasgainedarelativelygoodresults,indicatingtheirdeepfoundationpithasalargetechnicalandeconomicadvantages.

【Keywords】Deepexcavation;Soilnailwallmini-steelpipepile　

近年来随着我国经济建设和城市建设的快速发展，高层建筑和地下工程的大量兴建,深基坑支护设计与施工问题越来越突出，大量深基坑工程的出现，促进了设计计算理论的提高和施工工艺的发展，对基坑工程进行正确的设计和施工，对加快工程进度和保护周围环境能发挥重要作用。

目前新乡地区深基坑支护采用的方法主要为土钉墙和护坡桩两大类。

土钉墙支护最大特点就是经济造价低，施工方便，因此在边坡位移无特殊要求的地方广泛采用。

护坡桩支护最大优点是控制位移能力强，但投入大，成本高，施工复杂。

　本文以工程实例介绍一种综合的支护方法：

微型钢管桩和预应力锚杆构成的复合土钉墙支护。

其施工便利，造价介于护坡桩与土钉墙之间，对控制边坡位移变形、增强整体稳定性、保证边坡开挖过程中不发生局部坍塌等具有很好的作用，该法大大提高了边坡的安全稳定性。

特别是对填土厚度大、放坡坡度小、周边有建筑物或地下管线等的边坡支护，具有常规土钉墙和护坡桩无法相比的优势。

1工程概况

1.1工程简介。

中国人民解放军61330部队驻新经济适用住房工程位于新乡市金穗大道北侧，胜利路西侧，北侧为新乡市委招待所六层客房，东面和南面临二层营业商铺。

拟建建筑物总面积38000平方米，地上最高16层，地下2层，结构形式为框剪结构，基础形式为筏板基础。

实际开挖深度为9.00m。

1.2工程地质条件。

　根据《岩土工程勘察报告》基坑开挖范围内土层状况如下。

①粉质粘土。

层底埋深2.8~4.3米，平均埋深3.39，层厚2.8~4.3，平均厚度3.39米。

②粉质粘土。

层底埋深6.4~8.5米，平均埋深7.21，层厚3.1~4.7，平均厚度3.82米。

③粉质粘土。

层底埋深11.2~13.7米，平均埋深12.48，层厚4.2~6.3，平均厚度5.23米。

2.工程水文情况

根据本工程岩土工程勘察报告，拟建场地勘察深度范围内地下水补给来源以降雨和侧向径流为主，属空隙潜水。

稳定水位8.0米左右。

3.基坑支护方案的选择　

基坑支护的方案有放坡、护坡桩、锚杆、喷锚等，各种方案有其优点和局限性，因此，选择合理的方案是保证基坑支护工程质量和施工安全的关键。

该工程在深入掌握和研究已有工程地质、水文地质资料和周边环境条件的基础上，进行多种方案的分析，论证与优化，并着重考虑了以下因素：

基坑北侧紧邻六层市委招待所客房部，其基础埋深约1.5m，距离基坑最近处仅5.0m左右；基坑东侧紧邻二层营业房，其基础埋深约1.2m，距离基坑最近处仅6.0m左右；给本基坑边坡支护带来困难。

如采用护坡桩支护，因桩本身的自重很大，而桩后的土体又比较窄，不能给锚杆提供足够的有效摩阻力，无法保证桩本身的稳定。

同时施工场地狭小，现场无放坡可能。

因此设定基坑北侧和东侧采用微型钢管桩预应力锚杆土钉墙的复合土钉墙支护。

这种支护体系具有以下优势：

①增加钢管桩能增强边坡的整体稳定性，有效控制边坡的沉降变形；②能够控制每步土方开挖期间的边坡稳定，防止局部边坡土体坍塌；③能够有效分散个别土钉失效而产生的集中应力，形成整体支护效应；④在钢管桩顶设置连系梁能有效控制坡顶的位移变形；⑤桩底具有一定嵌固深度，能适当加强坡底支撑，控制其基底位移变形；⑥通过桩顶锚拉、槽底支撑和中部预应力锚杆，分段对边坡进行控制，大大减小了边坡的整体位移变形。

4.基坑支护方案设计　

4.1计算方法。

由于微型钢管桩属于土钉墙支护中的超前支护，且属于柔性支护体系，在设计计算中仍采用土钉墙的理论进行计算。

在土钉施工经验的基础上大致确定土钉的长度，采用条分法进行土钉墙稳定性分析，据此对初设值进行修正。

考虑周围建筑物基础附加荷载的影响，荷载取值为40KN/m2。

4.2土钉计算参数及条件。

放坡高度=9.00m，放坡角度=82°，坡顶条形荷载值=40.00KN/m2，条形荷载左端点距坡面及坡顶交点的距离=6.0m，条形荷载宽度=2.00m，条形荷载深度=1.5m，土钉水平间距=1.500m。

假定设计土钉、锚杆共计5排，基本参数见表1。

4.3土钉计算结果。

根据支护内部稳定安全系数计算方法计算得出：

在设置土钉墙后，滑弧与坡面交点位于坡脚之上；边坡的整体稳定性安全系数为2.6，大于规范规定当基坑深度在6~12m时，整体稳定性按全系数1.3，满足要求。

4.4面层设计参数。

面板为喷射混凝土，混凝土强度为C20，厚度100mm，中间挂8@250×250编制的钢筋网，外配12横向加强筋与所有土钉头相连。

4.5微型钢管桩支护参数。

（1）桩径100mm，桩长10.5m（嵌固深度2.0m），桩间距1.0m，所用钢管直径为48mm，壁厚3.2mm；钢管2.5米以下做成花管。

桩顶位于地面下0.5m。

（2）钢管内外灌1：

1水泥砂浆，灌浆压力控制在0.3MPa。

桩顶做简易帽梁，尺寸为300mm×200mm，内配置412钢筋，6.5@250mm箍筋。

5.施工工艺

5.1钢管桩施工工艺流程。

平整场地——测量放线——钻孔——安装钢管——封孔——灌水泥砂浆——成桩——冠梁施工——养护。

（1）平整场地：

在钢管桩施工前进行场地平整，以保证测量放线准确和钻机就位钻孔。

（2）测量放线：

场地平整后按设计要求进行桩位放线，桩位误差小于50mm。

（3）钻孔：

钢管桩钻孔采用MG50型锚杆钻机，钻孔连续进行。

（4）安装钢管：

钢管直径为48mm，每根长度10.5m，钢管接头之间用4根20cm长的12螺纹钢筋帮焊，成孔后安装钢管。

（5）封孔：

将止浆带安装在钢管顶部以下2.0米位置，然后砂浆封孔，待砂浆终凝后方可压浆。

（6）高压灌注水泥砂浆：

将注浆管与钢管相接好后，开始灌注1：

1水泥砂浆（水灰比控制在0.35～0.45），待灌浆压力达到0.3MP后停止注浆。

（7）冠梁施工。

（8）养护：

钢管桩及冠梁施工完成后应养护48小时以上方可开挖边坡进行土钉墙支护。

5.2土钉墙施工工艺流程：

开挖工作面→修整边坡→定孔位→钻孔→清孔→安装土钉→注浆→绑扎钢筋网片→焊接加强筋→安装导水管→安装混凝土保护层垫块→埋设混凝土厚度控制标志→喷射混凝土→设置坡顶、坡面和坡脚的排水系统。

5.2.1施工要点

（1）在钻孔过程中，应认真控制钻进参数，合理掌握钻进速度，防止埋钻、卡钻、塌孔、掉块、涌砂和缩径等各种通病的出现，一旦发生孔内事故，应尽快进行处理。

（2）钻机拔出钻杆，清孔后要及时安置土钉，并随即进行注浆作业。

（3）土钉安设应按设计要求，正确组装，认真安插，确保安设质量。

（4）注浆应按设计要求，严格控制水泥砂浆配合比，做到搅拌均匀，并使注浆设备和管路处于良好的工作状态。

（5）施工中应对土钉位置，钻孔直径、深度及角度，土钉插入长度，注浆配比、压力及注浆量，喷射混凝土厚度及强度等进行检查。

（6）每段支护体施工完后，应检查坡顶或坡面位移，坡顶沉降及周围环境变化，如有异常情况应及时采取措施，恢复正常后方可继续施工。

6.排水措施

采取基坑内排水措施。

基坑边坡设置泄水孔，纵向孔距3.00m，横向孔距3.00m，用长度≥500mm的50PVC管做排水管，基坑底修筑排水沟，尺寸300×300mm，按3%坡度流向集水井，集水井靠转角处共设置4个，尺寸1500×1500×1500mm，排水沟及集水井用1：

2水泥砂浆抹面，厚度≥10mm。

7.施工安全监测

监测内容：

地下水位、邻近建筑物和道路的水平位移、支护结构水平位移及坡顶沉降。

在支护施工阶段，要每天监测1次，在完成坑开挖，变形趋于稳定的情况下，可适当减少监测次数，直到支护退出工作为止。

对降水引起沉降的观测主要设置在目前邻近建筑物上。

对支护位移的监测，包括水平和垂直沉降，测点设在基坑四周，每边15米一个。

另外，应特别加强雨天和雨后监测，以及对各种危及支护安全的水害来源进行仔细观察，发现问题分析原因并及时采取有效措施予以解决。

8.基坑开挖预警措施

在施工开挖过程中，基坑顶部的侧向位移与当时的开挖深度之此，如超过3‰~5‰数值时，应密切加强观察并及时对支护采取加固措施。

当发现基坑顶位移超标，地面裂缝较大时，土钉墙部分应采用加密土钉或打预应力土钉的方法解决，桩锚支护部分采用补打锚杆的方法补救，严防事态扩大。

整个基础工程施工过程中，经过多次对边坡监测，监测结果表明边坡坡顶最大位移值20mm，无局部塌陷发生。

证明微型钢管桩预应力锚杆土钉墙的复合土钉墙支护能有效控制坡顶变形，边坡安全稳定。

9.结束语

该工程采用微型钢管桩预应力锚杆土钉墙的复合土钉墙支护体系经过近半年的边坡和沉降监测，边坡安全稳定；与护坡桩方案相比，可节约造价约30%左右。

因此复合土钉墙边坡支护体系无论在技术上还是经济上都占有明显的优势，在深基坑支护应用方面会有很大的发展空间。

参考文献

［1］《建筑基坑支护技术规范》JGJ120-99；　

［2］《基坑土钉支护技术规程》CECS96:

97；

［3］《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002；