中国建筑科学研究院地基基础研究所 北京 100013
摘要:以北京市某区某项目为实例,分析了在基坑变形过大时,采用钢管桩加固,来控制基坑变形,取得了较好的效果,并为相似的工程提供了经验和参考依据。
关键词:钢管桩,加固,控制变形
0 引言
钢管桩具有施工速度快,对周边环境扰动小等优点,钢管桩逐渐被应用到工程实例中。钢管桩即可以作为基坑工程的支护桩也可作为桩基础,应用范围较广,在实际工程中通过钢管桩与复合土钉墙相结合来对边坡进行支护,具有结构简单、安全可靠等优点,尤其是在对基坑变形的控制方面,能够取得较好的效果。
1、工程概况
拟建工程位于北京市某区,基坑深度为10.0m,基坑西侧距离S2#商业楼北部约6.7m,距离S2#商业楼中部约11.2m,基坑西侧南部距离S2#商业楼约4.7m。S2#商业楼为框架结构,地上2-3层,地下一层,埋深-4.5m。其余各边均为空地,周边环境简单,具体位置详见基坑平面布置图及监测点布置图。
2、工程地质条件
根据对现场钻探与原位测试及室内土工试验的综合分析,按地层沉积年代、成因类型将拟建场区地面以下60.0m深度范围内的地层划分为人工堆积层、新近沉积层及一般第四纪沉积层三大类,地层示意图如下:
本工程基坑开挖范围内涉及到①1杂填土层(Ck=0,φk=10),稍密-松散,稍湿;①粘质粉土素填土层(Ck=10,φk=10),稍湿,稍密;②粉质粘土~重粉质粘土(Ck=32,φk=16),软塑~可塑;③细砂层(Ck=0,φk=30),湿~饱和,稍密~中密;③1粉砂层(Ck=0,φk=25),稍密~中密,饱和,该层局部缺失;
工程水文概况
本工程在勘察期间共揭露三层地下水,第一层潜水,稳定水位埋深为2.6m~8.3m,第二层潜水,稳定水位埋深为8.7m~13.2m,第三层潜水,稳定水位埋深为20.6m~23.3m。
4、支护方案简介
西侧南部与S2#楼相邻处,地面自然标高约-0.5m,基坑深度约10.00m,基坑距离S2#商业楼约10m,采用二级放坡1:0.4复合土钉墙支护方案,设二道预应力锚杆和四道土钉;
剖面图如下图所示
6、基坑变形发展过程
本工程于2015年2月正式开工,在支护结构前两道土钉及第三道预应力锚杆施工过程中,严格按照施工方案进行施工,即必须在上一步支护结构浆体达到设计强度后才开挖下一步,根据监测数据显示,基坑变形量符合设计及规范要求,由于施工工期较紧,在第三道预应力锚杆成孔及注浆后一天,即开挖下一步,导致基坑变形量加大,在两天时间内基坑坡顶沉降达到30mm,严重超出了设计及规范要求(报警值10mm,控制值15mm),坡顶出现不同程度的裂缝。
7、基坑变形原因
基坑变形原因分析:根据勘察报告显示,S2#楼南侧为3~4m厚回填土,基坑开挖前未进行压实处理,土质较疏松,且S2#楼东南侧为化粪池,有轻微渗水现象,这些情况不足以导致基坑变形急剧增大;基坑变形主要原因为施工S2#楼南侧第四步预应力锚杆时存在超挖现象,第三预应力锚杆浆体强度还未达到设计要求即进行土方开挖,其次为基坑内存在大量的上层滞水,管井降水效果不理想,最终导致基坑变形显著加大。
8、数据分析
在基坑开挖过程中,对周边建筑物及基坑水平和竖向位移进行了监测,根据监测结果显示,S2#楼东南角JK15、JK16点及东北角JK10点变形最大,分别为39.82mm、47.11mm和37.27mm,在2015年2月3日基坑开挖后,基坑变形量显著增加,仅两天的时间JK15水平点增加了15mm,JK16点水平位移增加了25mm,JK15、JK16点及东北角JK10点均达到预警状态。
沉降观测点平面布置图
8、基坑加固措施
出现基坑变形较大情况后,立即采用反压措施,即将土体反压到坡脚,防止变形继续加大,从监测数据中可以看到,反压措施起到了较好的效果,基坑变形速率明显降低,在随后的一周时间内基坑累计变形量仅为2mm。在坡脚进行堆土,待基坑变形稳定后,采用双排钢管桩加固措施来防止基坑继续变形,具体体加固方案为明:
1、基坑变形采用双排微型桩进行加固,桩径130mm,桩长6000mm,间距600mm,排距400mm,内置一根直径80mm壁厚3.5mm的钢管。桩顶设置700*500的冠梁,冠梁混凝土强度采用C25,桩顶锚入冠梁400mm。
2、微型桩采用小型30地质钻机施工,避免对地基土造成过大扰动;钻孔必须隔孔跳打,成孔后立刻注浆。首次施工孔浆液初凝后方可进行跳打孔施工。
3、锚杆采用套管跟进成孔工艺施工,孔径150mm,隔孔跳打,成孔后立刻注浆。锚杆采用P.O42.5水泥净浆灌注,水灰比0.45~0.5,采用二次压力注浆工艺施工。
剖面图如下图所示:
7、经验与教训
深基坑工程属于危大工程,在施工之前在技术和施工两个方面均应做好充分的准备,做好各方面的应急预案,在工程施工的各个环节均应按方案及图纸施工,严禁盲目施工。
对于基坑内回填土较多的情况,在场地平整的时候,应将基坑上口线以外一倍基坑范围内进行平针及压实,对于地下水丰富的地区,在基坑开挖前一周应采用疏干井对基坑内地下水进行降水,防止在基坑开挖过程中,基坑内存在积水;在基坑开挖过程中,应遵循对称均匀分段开挖,严禁超挖。
8、结语
本工程基坑出现较大变形,主要是超前开挖导致,基坑出现险情后,采取的措施也很科学合理,同时基坑的监测工作也很到位,监测单位及时提出预警,监测数据为以后的加固处理措施提供了很好地依据,基坑加固采用双排钢管桩取得了很好的效果,为类似的基坑支护工程加固措施提供了很好的工程实践经验。
参考文献:
《钢管桩的设计与施工》作者:俞振全编著,出版社:地震出版;ISBN:9787502809423
出版时间:1993-01
《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)
《建筑基坑支护技术规范》(JGJ120-2012)
《建筑基坑支护技术规程》(DB11/489-2016)
《带有钢管桩的复合土钉墙支护结构体系》中国技术市场报,出版时间2016.12.16,第07版专刊
论文作者:侯海成
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/30
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