钢管桩土钉墙复合支护体系在某基坑工程中的应用

钢管桩土钉墙复合支护体系在某基坑工程中的应用

刘玉华，王立俊，李明胜

【摘 要】通过基坑采用的钢管桩+土钉墙复合支护体系施工应用，介绍其设计思路、计算过程、验算及最终效果，论述了该支护体系在类似施工条件下，具有较大的技术及经济优势。 【期刊名称】城市地质 【年(卷),期】2009(004)004 【总页数】3

【关键词】基坑支护；钢管桩；土钉墙

1 工程概况

拟建建筑物位于通江大道东侧，加拿大饭店北侧。拟建建物为地上20层地下2层的框架结构综合楼，建筑面积约3.3万m2。场地整平后的标高约为5.30m，设计基坑开挖的最大深度为10.30m。 1.1 工程地质与水文地质条件

工程场地为拆迁重建区，地基主要为填土层和第四系沉积层，各土层的物理力学参数见表1。

基坑开挖影响深度内的地下水主要为上层滞水或浅层承压水。上层滞水赋存于一层杂填土中，主要受大气降水及地表水补给，水量较小，水位埋藏深浅随季节而变化。勘察时测得该含水层水位埋深为1.5～ 2.0m。浅层承压水主要赋存于7、8层砂土中，受地表水体补给，水位埋深为7.3m左右。 1.2 场地及工程特点

(1) 该场地基坑开挖深度范围内的上部杂填土较厚，尤其是场地北、西侧，最厚

达3.0m多，以素填土为主，稳定性较差。东、南侧分布有较厚的淤泥质粉质粘土，流塑，压缩性高，液性指数平均值达1.17。

(2)基坑东侧有5层建筑，最近距离约10m；基坑南侧7.0m为城市交通干道，基坑周边条件比较复杂。

(3)该场地位于市中心区，对基坑开挖过程中引起的地面沉降和位移要求比较严格。

2 基坑支护方案选择

支护方案的选择是在综合考虑基坑的开挖深度及形状、场地工程地质条件及周边环境等众多因素的基础上进行的。

土钉墙的支护造价低廉，在经济上具有明显的优势，目前在基坑工程中 得到广泛的应用。该基础开挖深度7.3~10.3m，开挖范围内基坑边坡主要为粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粘土、粉质粘土及粉砂夹粉土。本工程适合土钉墙支护，同时考虑边坡范围存在淤泥质粉质粘土，采用钢管桩+土钉墙的复合土钉墙支护体系，其优点如下：

(1)可以解决局部周边用地受限的问题，且能确保周边管线、道路及建筑物的安全。

(2)钢管桩刚度大，变形小，整体稳定性强，能保证基坑侧壁的安全与稳定，并且能有效控制边坡的沉降变形。

(3)钢管桩底有一定的嵌固深度，能有效增强坡底支撑，控制基底的位移和变形。

3 基坑支护设计

根据基坑开挖深度的不同结合场地工程地质情况，将基坑支护划分为4个区段。本文以基坑东南侧软土区为例来说明本支护体系的设计。

本段基坑开挖深度为10.30m，拟采用1:0.5放坡，在坡面布置7排土钉，呈梅花状布置。考虑到本区段存在较厚的淤泥质粉质粘土，为增强边坡的稳定性和控制变形，分别在坡面距边坡底边线横向距离0.55m、1.55m、2.55m及3.55m处增设4排φ108@1000的钢管桩（支护体系参数图见图1）。 3.1 计算方法及参数

计算过程采用土钉墙理论计算[1]、[2]，采用BISHOP条分法进行土钉墙稳定性分析，满布荷载q值取10.00kN/m2，土层厚度以S11孔计。土钉的具体参数见表2。

3.2 土钉计算结果分析

根据土坡稳定安全系数计算得出本边坡的安全系数符合规范要求，各排土钉的计算结果见表3。 3.3 注浆及面层设计

注浆材料选用水泥砂浆，强度不低于M15，浆液采用32.5级普通硅酸盐水泥配制，水灰比0.45，注浆量为40kg/m。

面层为现场喷射混凝土而成，设计混凝土强度为C20，砼的配比为水泥:黄砂:石子=1:2.5:2.5，喷射厚度8cm，喷射压力为0.3～0.5Mpa。面层中间铺设1目铁丝网，采用双向φ6.5的钢筋焊接，钢管桩处采用双向2φ16的通长钢筋加强钢管桩、土钉与面层联接。 3.4 降水及排水设计

根据场地内水文地质情况，本基坑采用集水井明沟排水[3]，必要时结合采用管井或轻型井点降水，坡面采用泄水孔排水，坡顶做好排水沟截水系统。

4 工程施工顺序

本基础工程施工顺序如下：

平整场地—测量放线—第一层开挖—修坡—土钉施工—挂网喷砼—面层养护—（重复施工第二层）—第三排土钉施工—钢管桩施工—挂网喷砼—面层养护—循环下层土钉及钢管桩施工。

5 基坑支护效果

在施工过程中在基坑坡顶上设6组沉降、位移观测点，东侧建筑物及南侧道路各设4组沉降观测点，开挖期间，每天监测1次，直至基坑完工，在后期则2~3天观测一次，至变形稳定为止。根据《基坑土钉支护技术规程》（CECS96：97），本工程边坡位移的预警值为45mm。结合本工程的实际情况，本工程的预警值设为35mm。

基础工程施工完成半年后，边坡顶部最大位移30mm，淤泥质粘土处局部有小块崩塌发生；南侧道路最大有4mm的沉降，原因是在基坑南部开挖时揭露⑦粉砂发生较多渗水而导致；在基础工程完成后一年，南侧道路有2~3mm左右的反弹，基本恢复原状。证明钢管桩+土钉墙的复合支护体系能有效控制边坡的位移变形，能保证边坡的安全稳定。

6 结束语

本工程采用的钢管桩+土钉墙的复合支护体系经过一年的边坡位移及周边地面沉降监测，边坡稳定安全。本支护体系与同规模工程的护坡桩相比，可节约20%的工期及22%的工程造价。工程的成功说明该支护体系在相同的工程地质条件下，具有明显的技术经济优势。 参考文献：

[1]《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99.

[2]《基坑土钉支护技术规程》CECA96:97. [3]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002.