击入式土钉在大连华邦上都大厦基坑支护中的应用

华邦上都大厦位于大连市中山路西段, 总占地7100m2, 其中东区基坑深度9.0m, 地下2层, 南北长度33m, 东西长103m。本工程施工场地狭小, 四周均为市区主干道, 其中南侧紧邻道路, 距离仅为4.0m。基坑支护采用放坡+预应力锚索+挂网喷砼支护体系。

1 工程地质条件

本工程为旧城重点改造项目, 地层分布自上而下依次为: (1) 杂填土:厚3.50m～5.10m, 设计参数r=16N/m3, Ck=10KPa, Φ=9°。 (2) 砾卵石:厚0.70m～3.50m, 设计参数r=21N/m3, Ck=25KPa, Φ=5°。 (3) 强风化板岩:厚1.10m～3.00m, r=23N/m3, Ck=90KPa, Φ=30°。 (4) 中风化板岩:本层未穿透, r=25.7kN/m3, Ck=700KPa, Φ=39°地下水位埋深1.8m-3.3m, 地下水主要为第四系潜水及基岩风化裂隙水, 略具承压性。

2 支护方案的设计

本基坑南侧紧邻市政道路, 场地狭小, 坡顶有外部动荷载, 其余三侧场地具备放坡条件, 因此除南侧外其他三侧采用上部放坡+预应力锚索支护体系。南侧采用上部第四纪土层按1:0.6坡率放坡, 下部直立开挖, 上部采用土钉, 下部采用预应力锚索, 施工速度快, 工期时间短, 工程造价经济。

根据上述方案, 确定基坑南侧方案如图1, 上部6.0m深度采用1:0.6坡率放坡, 下部3.0m直立开挖, 自上而下2.0m位置设置第一层土钉, 长度7.0m, 4.0m位置设置第二层预应力锚索, 长度12.0m, 6.5m位置设置第三层预应力锚索, 长度11.0m。上部第一层土钉水平间距1.0m, 下部第二、三层预应力锚水平间距2.0m, 梅花状布置。土钉及锚索设计孔径均为130mm, 向下与水平面夹角均为15°。土钉材料采用1Φ25钢筋, 锚索材料采用2×7Φ5钢绞线, 支护坡面面层采用喷射C20混凝土, 厚度10cm, 内置Φ6.5@200×200钢筋网片, 土钉外部采用焊接90cm长Φ25钢筋与钢筋网片连接。

3 支护方案的施工

(1) 土钉施工。施工工序为:土方开挖比土钉标高低0.5m深度→修坡→施工土钉。在施工土钉过程中, 采用潜孔机械钻机成孔, 由于杂填土在成孔过程中, 由于填土孔壁稳定性差, 塌孔现象严重。经过现场甲方、监理、施工单位等相关人员沟通决定, 由于基坑未直立开挖, 上部进行了适当的放坡, 第二排采用了预应力锚索, 上部土体主要表现为浅层局部滑塌, 因此第一层土钉可采用直接击入土钉, 不进行注浆, 此种方法施工速度快, 造价低。由于击入式土钉在国内并无成熟的施工经验来借鉴, 为保证基坑施工的安全, 决定采用动态施工, 随时根据基坑监测结果调整施工方案。

由于杂填土含有旧建筑混凝土块等建筑垃圾, 击入式土钉施工过程容易遇障碍物, 为减少这种情况, 击入式土钉采用Φ28钢筋, 由于钢筋较钢管细, 可有效避开障碍物。由于击入式土钉与土体摩擦力较注浆孔土钉小, 为提高支护效果, 在填土性能差的地方加密为双排击入式土钉以补强加固处理。击入土钉采用风动潜孔机械击入, 采用两次击入土层, 每次击入3.5m长, 第一根击入后, 焊接第二根, 然后击入第二根, 完成土钉击入后, 进行挂网和土钉头与钢筋网焊接, 喷射混凝土面层。

(2) 锚索施工。为减少大面积下挖引起土体蠕动, 采用分块分层下挖进行, 将北侧坡面均为三段, 先进行下挖靠近两边两段, 锚索注浆、张拉完毕后, 再开挖中间部位。锚索注浆材料选择M30纯水泥浆, 水灰比为0.40～0.45, 注浆作业采用一次性不低于0.2MPa压力注浆, 注浆管随水泥浆注入缓慢匀速拔出, 待孔口溢出水泥浆液后停止注浆。若孔口无浆液溢出应及时补浆, 保证内锚固段杆体周围注满水泥浆全长粘结。为使第二层锚索尽快进行张拉施加预应力, 在水泥浆液中掺和高强早强剂, 注浆后3天浆体强度达到15MPa, 对锚索进行张拉锁定。

施工完毕第二层锚索后, 按照设计上部按1:0.6下挖至6.0m深度, 下部直立开挖, 施工最后一层锚索。

4 施工效果

为确保基坑及道路的安全, 也保证施工能及时根据监测结果反馈指导施工, 按照规范要求, 对基坑进行水平与沉降位移观测, 尤其在施工完第一层打入式土钉后及下挖施工第二层锚索时, 通过观测结果, 地面位移与沉降均为出现异常, 保证了工程的正常施工。通过现场对基坑的监测, 基坑四周没有出现地表开裂, 基坑支护完毕后也没有发现任何异常。

5 击入式土钉作用

针对本工程特点, 下部两层预应力锚索有效的控制了基坑土体的位移, 其稳定性主要表现为地面下4.0深度填土体稳定性, 上部放坡为1:0.6, 按照无支护边坡坡率经验允许值为1:1～1.25, 因此上部主要为浅层面部滑移, 击入式钢筋土钉与土体形成挤压摩擦, 具有提高边坡土体的结构强度和抗变形能力, 减小浅层面部滑移变形。

6 结语

(1) 根据本基坑下部地层条件力学性能较好等特点, 击入式土钉主要是与喷射混凝土面层联合受力支护上部填土浅层的滑塌。 (2) 本工程未测试击入式钢筋土钉抗拔力, 未能进行定量的统计计算, 但从施工结果来看满足支护要求。 (3) 按照岩土工程“动态设计”的原则, 基坑设计、施工应采取动态设计、信息化施工技术。在当今基坑工程施工越来越追求安全经济合理的环境下, 当基坑具有放坡条件且地层条件较好时, 击入式土钉经济合理、施工工艺方便, 在处理上部浅层填土时具有一定参考价值。

摘要：华邦上都大厦基坑深度9.0m, 基坑南侧施工场地狭小, 紧邻市政道路, 上部杂填土锚孔塌孔, 成孔困难, 后经现场试验填土层采用击入式钢筋土钉施工, 联合下部锚索与喷射混凝土面层, 减小浅层面部滑移变形, 基坑沉降及位移均满足规范要求, 成功完成基坑支护工作。

关键词：击入式,土钉,杂填土,基坑支护

参考文献

[1] 陈肇元, 崔京浩.土钉支护在基坑支护工程中的应用[M].北京:中国建筑工业出版社, 2002.

[2] GJB5055-2006, 土钉支护技术规范[S].北京:人民交通出版社, 2007.