摘要】:在超厚淤泥质土层中基坑采用两级大放坡,打设六道土钉支护,同时在第二级坡面上加设三道独特的大倾角锚杆,与原来的土钉错位布置,增强围护设计的抗滑移能力,极大地提高了基坑边坡的稳定性,取得了较好的社会效益和经济效益。
【关键词】:淤泥质土;大放坡;深基坑;土钉支护;大倾角锚杆
1工程概况及周边环境
本工程1~3#楼工程位于某市开发区内,地下一层,地上12~18层,地下室开挖面积约10000m2,开挖深度为6.45m~6.95m。工程东侧为主干道延伸段,进出车辆人流比较集中;南侧为已有的河道;西侧为河道支流,现已筑坝后排水完毕;北侧为已建的白鹭金滩4~7#。
楼,工程地下室与已建的4~7#楼地下室相连,挖深相同。工程的1#楼、3#楼基坑围护另有设计,2#楼东侧涉及2幢动迁安置房(80年代造,浅基础),尚未拆迁,地下室外边线至拆迁房的净距约15m。本文表述的为2#楼区域的东侧围护设计,挖深为6.75m。(见图1)
2工程地质条件
根据勘测设计院提供的《工程地质勘察报告(详勘)》可知,工程地下室座落在土质极差、层厚相当大的3号淤泥质粘土层上,对基坑的围护设计及施工增加了相当大的难度。
3基坑围护方案设计
3.1根据对工程周边环境、地理位置、基坑实际开挖深度及地质状况等因素的综合分析,本着“安全经济、施工简便”的原则,结合现场实际施工进度的要求,决定采用二级放坡加土钉支护的围护体系设计形式。(见图2)
第一级放坡为-0.05m~-3.05m,放坡比例1:1,打设二道φ48×3.0钢管土钉,水平距1m,长度为9m,坡面采用喷射80mm厚C15细石砼护坡。平台宽度2m,设置标高为-3.05m,采用80mm厚C15细石砼找平。
第二级放坡为-3.05m~-6.80m,放坡比例1:1.5,打设四道φ48×3.0钢管土钉,水平距1m,长度为12m,坡面采用喷射80mm厚C15细石砼护坡,坡脚打设6m长梢径不小于120mm的松木桩止脚,间距为400mm。
3.2为减小基坑土体位移对未拆迁80年代平板基础形式的安置房带来不利影响,杜绝房内居民可能会产生恐慌而引起投诉的心理现象,在已设计的六道土钉的基础上,对基坑坡底薄弱部位作适当加强。
根据计算已知的边坡土体滑移弧面,基坑坡底的抗土体滑移能力较为薄弱,虽有松木桩止脚,但土体位移计算仍比较大(达到15cm),对安置房的影响仍较为不利。本设计的立足点也定位于此,在设计的第二级坡面上,加设三道与竖直方向呈30o夹角的锚杆,长度为12m,水平间距为1.0m,竖向间距为0.9m,呈梅花状布置,并与第二级坡面的四道支护土钉错位布置。(见图3)
打设三道大倾角锚杆,大大地改善了坑底外侧土体的性能,从一定程度上增加了坑边土方的整体抗滑移能力。从土体本身的滑移面来看,三道大倾角锚杆完全穿透了理论滑移面,并打出滑移面3m以上,破坏了土钉围护设计中的滑移面,增强坑体围护体系的边坡稳定。
4各种基坑围护方案设计经济性比较
假设平台以上的支护方式相同,分别对放坡平台以下采用钻孔灌注桩悬臂式支护、水泥搅拌桩重力式支护及锚杆支护三种不同设计方式进行经济性比较,边坡总长为32m。
4.1钻孔灌注桩悬臂式支护
钻孔灌注桩桩径900mm,桩长21m(进入4号土层作锚固持力层),间距1.1m,需总桩数约30根,冠梁断面设为1200×700mm。灌注桩钢砼总方量约为400m3,冠梁钢砼总方量约为27m3,仅钢筋砼的费用约为400m3×1000元/m3+27m3×1200元/m3=432400元。(尚未计桩机进出场费及安装费,外侧止水搅拌桩费用及坑底搅拌桩加固费用)
4.2水泥搅拌桩重力式支护
8排φ600水泥搅拌桩重力式支护形式,搅拌桩深度净15m,搅拌桩之间搭接100mm,搅拌桩平台宽度为4.1m,总水泥土方量约为1968m3,合费用约为394000元。(尚未计坑内加固水泥搅拌桩费用)
4.3土钉支护
长12m的钢管土钉共计225根,每根钢管土钉打设、注浆及坡面喷锚费用约为300元,合计土钉围护费用约为67500元;土方超挖及回填量约为425m3×55元/m3=23375元,松木桩费用约0.4万元,采用土钉支护方案合计费用约为94875元。
通过设计方案比较,采用土钉围护设计方案的优越性更能体现。同样在能确保基坑安全施工的前提下,相当经济,且土钉的养护条件也优于钻孔灌注桩及水泥搅拌桩,对施工进度相当有利。
5小结
本工程东侧基坑围护通过多个方案的比较,采用大放坡加土钉基本围护的设计原理,并在第二级放坡段采用三排独特的大倾角锚杆设计,破坏了基坑边坡的滑动面,极大地提高了基坑边坡的稳定性,对在超厚淤泥质土层上采用大放坡的深基坑围护设计提供了一个新的思路。工程自基坑土体开挖至基础地下室底板施工完毕,边坡累计水平位移为80mm,累计沉降量为95mm,比未采用大倾角锚杆时的围护设计方案的预测值小得多。实践证明,本围护设计方案的安全可靠性及经济合理性,在类似的基坑围护设计中具有很好的推广应用价值,同时获得了较大的经济效益和社会效益。