軟土地基水泥土擋墻結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用

黎永寧

（云南地基技術(shù)發(fā)展中心，云南 昆明 650000）

商場(chǎng)和停車場(chǎng)為地下1層,局部2層,框剪結(jié)構(gòu)。工程占地面積27000m2,建筑面積25080m2。基坑深 7.90m,最長(zhǎng)處 230m,寬160m,基坑平面大致呈梯形,基坑三面均為馬路,槽邊場(chǎng)地最寬處只有6m,場(chǎng)地非常狹窄。

1 工程地質(zhì)概況

支護(hù)結(jié)構(gòu)穿過(guò)的土層依次為:雜填土,厚1m,呈雜色松散狀態(tài);素填土,厚 1.3m,軟塑～軟可塑狀態(tài);粉質(zhì)粘土,厚1.5m,軟可塑狀態(tài);粉質(zhì)粘土,厚 1.4m,可塑狀態(tài);粉土,厚 1.7m,中密狀態(tài);粉土,厚 4.4m,中密狀態(tài);粉質(zhì)粘土,厚4.5m,軟塑狀態(tài)。

土層基本指標(biāo) γ 為 19.3～20.4kN/m3、φ為 17.2～27.10、c 為 9.0～19.3kPa。地下水位-1.8m。

2 基坑支護(hù)及降排水方案

2.1 該工程槽底標(biāo)高-8.6m,自然地坪標(biāo)高-0.7m,實(shí)際挖深7.9m,周圍三面均為市區(qū)主干道,地下管線埋設(shè)情況復(fù)雜,基坑開挖時(shí)需防止對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不良影響,埋深5.00～11.00m段為粉土層,易產(chǎn)生管涌、流砂等不良現(xiàn)象,需做好降水、止水工作。

該工程地質(zhì)報(bào)告建議采用覫600mm@800mm、l=15m的密排鋼筋混凝土灌注樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu),并在-0.5m處設(shè)1道水平支撐,以水泥攪拌帷幕擋水。這也是本地區(qū)該深度基坑較成熟的支護(hù)方法。但在本工程中該方案有2點(diǎn)不足:①由于基坑最長(zhǎng)處230m,最寬處160m,如果布置水平支撐材料用量很大,且剛度不易保證,又影響地下結(jié)構(gòu)的施工;②該方案估算造價(jià)約為1000萬(wàn)元,建設(shè)方資金有一定困難。

2.2 經(jīng)計(jì)算得知最大彎矩在-4.8m處,最大剪力在-7.6m處,最大位移在-4.5m處,當(dāng)穩(wěn)定安全系數(shù)為2.2時(shí)滑移半徑為15m,以上述指標(biāo)為依據(jù),確定采用復(fù)合懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu),即以覫600mm@2000mm混凝土灌注樁和寬1700mm的格柵式水泥攪拌帷幕為圍護(hù)結(jié)構(gòu),水泥攪拌帷幕外側(cè)長(zhǎng)13m,內(nèi)側(cè)長(zhǎng)15m,混凝土樁比水泥攪拌帷幕深1m。止水帷幕樁頂標(biāo)高-0.7m,灌注樁樁頂標(biāo)高-4.00m,灌注樁內(nèi)側(cè)留約450土坡,土坡表面抹1：2.5水泥砂漿。如圖1所示。

圖1 支護(hù)體系示意

2.3 排水系統(tǒng)

由于基坑面積大、施工期又處在雨季,同時(shí)考慮基坑作為地下商場(chǎng)施工時(shí)的主要工作面,排水系統(tǒng)進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)和施工。共設(shè)了79口大口井,井深13m,全孔下入覫600mm的水泥礫石濾水管,全部降水井用盲溝串連,盲溝內(nèi)鋪設(shè)2道編織布,用1inch和1.5inch混砟石填滿。

為保證工期,在底板混凝土澆筑的同時(shí)對(duì)基坑中間的降水井進(jìn)行了封堵,只留基坑周邊13口井進(jìn)行降水,經(jīng)過(guò)整個(gè)施工全階段的考驗(yàn),基坑排水系統(tǒng)工作良好,在幾場(chǎng)大雨期間,基坑底部未出現(xiàn)積水現(xiàn)象。

3 支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算

在該工程復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,分別將復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化成水泥土擋墻和排樁,進(jìn)行兩種方法試算。

3.1 簡(jiǎn)化成水泥土擋墻的計(jì)算分析

復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)的水泥土部分寬1.70m,其內(nèi)側(cè)為覫600mm、間距2000mm的混凝土攪拌樁,總寬度2.30m。混凝土樁頂比水泥土墻頂?shù)?.3m,有混凝土冠梁相聯(lián)系。在實(shí)際工作中止水帷幕在4m以上部分起到阻止土體滑移的抗剪作用。4m以下剪力增大、彎矩呈最大值,此處則利用混凝土樁抗剪抗彎能力強(qiáng)的特性,而預(yù)留土坡可彌補(bǔ)其剛度較差的缺陷,并起到增強(qiáng)抵抗滑移的作用。

計(jì)算時(shí)將水泥土擋墻、混凝土樁、樁間土視為可共同工作的整體重力擋墻,重力密度取18kN/m3,墻體總高取13m,墻寬取2.3m,混凝土樁內(nèi)側(cè)土坡折成坑底荷載201kPa,坑頂?shù)孛婧奢d取20kPa。(見(jiàn)圖2)

圖2 水泥土擋墻計(jì)算簡(jiǎn)圖示意(單位:m)

計(jì)算結(jié)果如下:①抗傾覆安全系數(shù)2.10>1.15;②抗隆起安全系數(shù)10.99>2;③當(dāng)墻底位于粘性土或粉土?xí)r,墻體厚度按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99(5.2.1-2)計(jì)算墻體厚度b取2.30m,滿足要求;④墻體厚度按照J(rèn)GJ120-99(5.2.1-3)計(jì)算要求要大于0.4h,不滿足要求,因此預(yù)留土坡是非常必要的;⑤按JGJ120-99 5.3條驗(yàn)算墻體,正應(yīng)力拉應(yīng)力,均滿足要求。

3.2 簡(jiǎn)化成排樁的計(jì)算

由于樁頂在-4.0m處,-4.0m以上的土層折成荷載62.70kPa,和地面活荷載累計(jì)共82.70kPa,槽底土坡折成槽底荷載201kPa。不考慮水泥土的抗傾等作用,只考慮水泥土墻的擋水作用,對(duì)混凝土樁不再計(jì)算槽外水的側(cè)壓力。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3所示。

計(jì)算結(jié)果為:①抗傾覆安全系數(shù)2.04>1.15;②抗隆起安全系數(shù)10.92>2;③因樁間距為2m,最大負(fù)彎矩-768.14kN)om。

4 施工要點(diǎn)

4.1 施工順序：混凝土樁施工→大口井施工→水泥土樁施工→挖土到-4.00m→混凝土帽梁澆筑→挖土到槽底→護(hù)坡及排水系統(tǒng)施工。

4.2 水泥土擋墻施工時(shí)要確保水泥和土體攪拌均勻,確保與鄰樁的搭接長(zhǎng)度,水泥土擋墻完成至少2周后才可開挖。

4.3 在基坑開挖過(guò)程中遵循分層、分步、對(duì)稱、平衡的原則,以期在每一時(shí)刻都利用土體的抵抗力形成的空間作用,形成對(duì)擋墻穩(wěn)定的支撐,減少擋墻的位移,提高基坑的穩(wěn)定性。

4.4 施工期間加強(qiáng)監(jiān)測(cè),對(duì)土坡周邊道路、觀察井的變化及時(shí)作出反應(yīng),采取相應(yīng)的措施。

【1】林宗元.巖土工程治理手冊(cè)【M】.遼陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1993

【2】葉書麟.地基處理與托換技術(shù).[M]北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.1992.