預應力錨釘支護在主干道旁深基坑中的應用

賈新發(fā) 方 勇 楊亞軍

1 工程概況

該工程為咸陽國際機場二期擴建T3A航站樓主樓工程。該場地位于西安咸陽國際機場內(nèi)的西側(cè)進場道路南側(cè)。基坑面積45 696.00 m2,深度約10.00 m,靠近道路旁支護長度為136.00 m,支護面積為1 430.00 m2,此基坑上口線距道路邊緣2.00 m,有交通動荷載連續(xù)作用。

2 工程地質(zhì)及水文條件

1)地質(zhì)情況。根據(jù)鉆探及井探揭露,場地的地層從上至下依次為:①層填土Qml:主要由黏性土、粉土等組成,頂部含植物根系,成分不均,結(jié)構松散,層厚0.5 m～4.2 m,層底標高介于469.54 m～475.79 m。②層黃土:黃褐色,大孔結(jié)構,含少量鈣質(zhì)結(jié)核及零星蝸牛殼,硬塑狀態(tài),層厚5.4 m～10.1 m,層底標高介于460.41 m～467.18 m。③層古土壤:紅褐色,具大孔隙,含鈣質(zhì)薄膜和少量鈣質(zhì)結(jié)核,底部鈣質(zhì)結(jié)核富集,碎塊狀結(jié)構。硬塑狀態(tài),層厚1.9 m～3.8 m,層底標高介于 457.41 m～463.98 m。④-1層黃土黃褐色,具針狀小孔,含少量鈣質(zhì)結(jié)核及零星蝸牛殼,硬塑狀態(tài),層厚3.4 m～5.7 m,層底標高介于452.74 m～459.23 m。⑤-2層黃土:黃褐色,含少量鈣質(zhì)結(jié)核及零星蝸牛殼,可塑狀態(tài),層厚2.0 m～5.2 m,層底標高介于450.11 m～456.10 m。2)地下水文情況。勘察期間,少數(shù)勘探點遇到地下水,實測其穩(wěn)定水位深度為21.50 m～31.80 m,相應標高443.52 m～450.79 m。該地下水屬賦存于第四系松散層中的潛水,儲水量不豐,含水層給水度較低。水位升降主要受周圍蓄水池及大氣降水補給影響。

3 基坑支護方案

3.1 各土層物理力學指標

計算選用的各土層物理力學指標見表1。

表1 各土層物理力學指標

3.2 設計計算說明

1)地面靜荷載取20 kPa,考慮動荷載作用以及道路結(jié)構整體作用,選擇動力系數(shù)為1.4。2)采用水土合算原則。3)土壓力計算采用朗金土壓力理論。4)采用PKPM基坑設計軟件計算。

3.3 設計支護方案結(jié)果

1)根據(jù)現(xiàn)場場地情況進行1∶0.25逐層卸載放坡。2)土釘支護單元剖面見圖1。3)墻體采用200×200 Φ 6.5鋼筋網(wǎng)片進行掛網(wǎng),鋼筋網(wǎng)片外側(cè)用HPB335 Φ 14鋼筋進行橫拉和斜拉。墻體混凝土采用C20噴射細石混凝土,厚度為60 mm～100 mm。4)逐層放坡示意圖見圖2。

3.4 監(jiān)測

1)根據(jù)JGJ 167-2009濕陷性黃土地區(qū)建筑基坑安全技術規(guī)程以及JGJ 102-99建筑基坑支護技術規(guī)程的附錄E進行錨桿的基本試驗:第一層土釘極限承載力不小于46.44 kN;第二層預應力錨桿的極限承載力不小于85.92 kN;第三層土釘極限承載力不小于 77.69 kN;第四層土釘?shù)臉O限承載力不小于88.31 kN;第五層土釘極限承載力不小于113.01 kN;第六層土釘?shù)臉O限承載力不小于98.80 kN,見圖3。2)當?shù)诙宇A應力錨釘注漿體強度達到15 MPa且墻體混凝土質(zhì)量達到20 MPa時,進行錨桿張拉與鎖定。張拉力為60 kN鎖定力至少達到50 kN。

3.5 排水方案

根據(jù)勘察報告,地下水位約為443.52 m～450.79 m(-32.48～-25.21),實測水位深度為21.50 m～31.80 m。地下水位對邊坡不產(chǎn)生不利影響。

在基坑上口地表進行表水外排的排水方式(見圖4):將基坑與道路用混凝土進行硬化并設置擋水墻,保證地表水既不流進基坑也不在邊坡處滲漏。

3.6 變形監(jiān)測

1)變形監(jiān)測(布測點見檢測平面布置圖)。a.沉降監(jiān)測。在基坑外側(cè)20 m處設置4個基準點,進行沉降和位移監(jiān)測,組成閉合環(huán)形作為首級控制。b.基坑壁水平位移監(jiān)測。在護坡樁頂每間隔20 m左右設置1個水平位移監(jiān)測點,共設置6個監(jiān)測點。

2)變形監(jiān)測周期。a.監(jiān)測項目在基坑開挖前測得初始值,并實測兩次;b.自基坑開挖至基坑底標高后一個月內(nèi)每周監(jiān)測一次,此后至回填期間每兩周監(jiān)測一次;c.當坡頂?shù)孛娉霈F(xiàn)10 mm水平裂縫應及時通知設計單位,以10 mm作為預警值;d.通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析:累計沉降和位移均較小,深基坑在動荷載作用下處于穩(wěn)定安全狀態(tài),頂面地面未見明顯開裂現(xiàn)象。監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2。

表2 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析表 mm

3.7 施工中主要問題及解決方法

1)地下管網(wǎng):由于此次工程為擴建工程機場內(nèi)的雨水、污水等管網(wǎng)橫穿基坑,開挖前對管內(nèi)進行封堵且積水進行排泄,支護時在管網(wǎng)底部設置泄水孔,使管內(nèi)積水及時導泄。2)施工時處于雨期:首先在第一層開挖完成后對邊坡頂進行混凝土罩面并砌筑擋水墻;施工遇到雨天要對邊坡用彩條布和塑料薄膜進行邊坡覆蓋防止雨水浸入邊坡;雨天對管網(wǎng)的封堵情況進行檢查,防止管內(nèi)存水。3)基坑局部含水量較大:AA邊坡處局部有雜填土,對雜填土清理后,雜填土四周含水量較大。此處用PVC管開孔插入1.00 m左右按1.00 m間距布置對邊坡內(nèi)部飽和水進行釋放和排泄,并對該處土釘孔進行晾曬后進行注漿施工。4)施工工期緊與土方施工、支護進行分層分段穿插施工的矛盾:在施工工期緊張的情況下且土方和支護施工必須進行分層分段逐層施工保證工程質(zhì)量,施工中始終堅持合理、有序流水作業(yè)。

3.8 支護效果

護坡完成后,經(jīng)過近7個月的監(jiān)測,基坑口沿的變形微小,基坑沿口穩(wěn)定,周邊未見開裂和沉陷,此次基坑支護的效果明顯。

4 結(jié)語

在深基坑的邊坡施工中只要條件允許且有有效合理的設計方法應用,不僅能收到好的工程效果,而且造價低,施工工期短。本工程利用黃土的有利工程性質(zhì)進行有效分析驗算,采用此法進行逐層分段施工不僅方案安全、經(jīng)濟、施工周期短,而且保證了機場主干道的交通暢通。

[1]朱浮聲.地基基礎設計與計算[M].北京:中國交通出版社,2005.

[2]JGJ 167-2009,濕陷性黃土地區(qū)建筑基坑安全技術規(guī)程[S].

[3]JGJ 102-99,建筑基坑支護規(guī)程[S].

[4]黃亞飛.預應力復合土釘墻支護技術的應用[J].山西建筑,2008,34(18):112-113.