軟土地基水泥土擋墻結構施工技術的應用

黎永寧

（云南地基技術發展中心，云南 昆明 650000）

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

1 工程地質概況

支護結構穿過的土層依次為:雜填土,厚1m,呈雜色松散狀態;素填土,厚 1.3m,軟塑～軟可塑狀態;粉質粘土,厚1.5m,軟可塑狀態;粉質粘土,厚 1.4m,可塑狀態;粉土,厚 1.7m,中密狀態;粉土,厚 4.4m,中密狀態;粉質粘土,厚4.5m,軟塑狀態。

土層基本指標 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 基坑支護及降排水方案

2.1 該工程槽底標高-8.6m,自然地坪標高-0.7m,實際挖深7.9m,周圍三面均為市區主干道,地下管線埋設情況復雜,基坑開挖時需防止對周邊環境產生不良影響,埋深5.00～11.00m段為粉土層,易產生管涌、流砂等不良現象,需做好降水、止水工作。

該工程地質報告建議采用覫600mm@800mm、l=15m的密排鋼筋混凝土灌注樁作為圍護結構,并在-0.5m處設1道水平支撐,以水泥攪拌帷幕擋水。這也是本地區該深度基坑較成熟的支護方法。但在本工程中該方案有2點不足:①由于基坑最長處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,又影響地下結構的施工;②該方案估算造價約為1000萬元,建設方資金有一定困難。

2.2 經計算得知最大彎矩在-4.8m處,最大剪力在-7.6m處,最大位移在-4.5m處,當穩定安全系數為2.2時滑移半徑為15m,以上述指標為依據,確定采用復合懸臂式支護結構,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結構,水泥攪拌帷幕外側長13m,內側長15m,混凝土樁比水泥攪拌帷幕深1m。止水帷幕樁頂標高-0.7m,灌注樁樁頂標高-4.00m,灌注樁內側留約450土坡,土坡表面抹1：2.5水泥砂漿。如圖1所示。

圖1 支護體系示意

2.3 排水系統

由于基坑面積大、施工期又處在雨季,同時考慮基坑作為地下商場施工時的主要工作面,排水系統進行了精心設計和施工。共設了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,盲溝內鋪設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對基坑中間的降水井進行了封堵,只留基坑周邊13口井進行降水,經過整個施工全階段的考驗,基坑排水系統工作良好,在幾場大雨期間,基坑底部未出現積水現象。

3 支護結構計算

在該工程復合支護結構設計中,分別將復合支護結構簡化成水泥土擋墻和排樁,進行兩種方法試算。

3.1 簡化成水泥土擋墻的計算分析

復合支護結構的水泥土部分寬1.70m,其內側為覫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低3.3m,有混凝土冠梁相聯系。在實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的特性,而預留土坡可彌補其剛度較差的缺陷,并起到增強抵抗滑移的作用。

計算時將水泥土擋墻、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,混凝土樁內側土坡折成坑底荷載201kPa,坑頂地面荷載取20kPa。(見圖2)

圖2 水泥土擋墻計算簡圖示意(單位:m)

計算結果如下:①抗傾覆安全系數2.10>1.15;②抗隆起安全系數10.99>2;③當墻底位于粘性土或粉土時,墻體厚度按照《建筑基坑支護技術規程》JGJ120-99(5.2.1-2)計算墻體厚度b取2.30m,滿足要求;④墻體厚度按照JGJ120-99(5.2.1-3)計算要求要大于0.4h,不滿足要求,因此預留土坡是非常必要的;⑤按JGJ120-99 5.3條驗算墻體,正應力拉應力,均滿足要求。

3.2 簡化成排樁的計算

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,對混凝土樁不再計算槽外水的側壓力。計算簡圖如圖3所示。

計算結果為:①抗傾覆安全系數2.04>1.15;②抗隆起安全系數10.92>2;③因樁間距為2m,最大負彎矩-768.14kN)om。

4 施工要點

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→護坡及排水系統施工。

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

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

4.4 施工期間加強監測,對土坡周邊道路、觀察井的變化及時作出反應,采取相應的措施。

【1】林宗元.巖土工程治理手冊【M】.遼陽：遼寧科學技術出版社，1993

【2】葉書麟.地基處理與托換技術.[M]北京：中國建筑工業出版社.1992.