地基支护

地基支护（精选八篇）

地基支护 篇1

泰山铝业有限公司五万吨铝板带技改工程冷轧车间为主厂房, 地上一层, 地下局部有地下室, 总高度14m, 采用钢筋混凝土独立基础, 地下室为钢筋混凝土结构, 地上主体工程为钢结构, 总轴线尺寸为99m×246m, 四跨厂房, 最大跨度为30m, 每跨均设吊车, 最大吨位为50吨。地下水为弱承压水, 稳定水位1.8-2.90m, 地下水对混凝土无侵蚀性, Kcp=59.6m/昼夜、Qcp=654.0/昼夜。

该工程有以下特点:1) 基础埋深较深, 达到8.5~9m。2) 自然条件复杂, 地下水位较浅, 1.9-2.9m即为稳定水位。地质条件差, 平均4.0m以下为沙层, 中密沙土基础开挖深度在5m内的基坑最陡坡度当坡顶有动荷载时为1:1.5, 按此推算基坑开挖每边的边坡长度为13.5m, 既影响场地降水井的设置, 又影响上部主体的施工。

2 方案确定

通过方案论证采用采用大孔径管井降水, 钢微型桩钢支撑支护的施工方案。第一步开挖, 自地表按1:0.67下挖4m, 周边各留3m的工作面, 然后自基础边缘留出0.5m, 采用钢微型桩内支撑支护方案, 支护桩, 采用130岩芯管成孔, 然后插入89厚壁钢管, 用泥浆将管芯及空壁间的空隙低压注浆, 待水泥强度达到70%后, 对基坑进行第二步开挖, 开挖自一端开始一次性挖至基础底标高, 内支撑随挖随支, 该方案的优点是:土方量最少;施工方便;避免了重复开挖;缩短了综合施工工期, 综合施工费用低。

3 降水设计方案

3.1 布井

根据场地实际情况及设计要求, 沿基坑上边线外侧1.50米布设降水井40眼, 井深22m, 井距10m。

3.2 降水井结构

所有水井成孔直径为Φ800mm, 滤水管采用内径Φ500mm, 外径Φ600mm的无砂水泥滤管, 滤料选用Φ5mm干净石子, 以保证降水井内不会产生大量涌砂, 确保降水效果。

3.3 各区域降水方案

(1) B轴C轴降水方案, 采用管井降水, ￠700井孔, 滤水管￠600, 单井涌水量1000m3/d, 井深12m, 水位降低3m。

(2) D、E轴基坑开挖5.5-7 m降水方案采用管井降水￠700井孔, 滤水管￠600, 单井涌水量600-800m3/d, 井深18m, 水位降低6.5m。

4 深基坑支护结构设计方案

采用多支点支撑支护, 设第一道支撑支点在-5.000m处, 第二道支撑支点在-7.000m处, 基坑设计深度9.000m。经计算认证, 选择每米宽度内布置两根89厚壁钢管。

5 基坑降水施工方法

5.1 工艺特点

沿建筑基础或在地下水位以下的构筑物基坑的四周采用泥浆护壁成孔, 然后埋设一个无砂大孔混凝土管井, 以单孔管井用潜水泵抽水至连续总管内, 然后排至沉淀池内, 再排送至下水道。

5.2 材料机械准备

滤水井管、回旋式成孔钻机、潜水泵、吸水管、空压机、排水管、水泵控制自动系统、8~5mm豆石、木底座或混凝土底座、沥青、麻布等。

5.3 施工准备

首先了解地质勘探资料、掌握地下土质和水位变化情况, 特别是地下流砂情况, 流砂层厚度, 以便确定钻孔工艺和准备必要材料。根据总的平面布置和所开挖地下工程的面积, 确定正式管井和观测管井的数量、位置, 排水管位置、流向, 沉淀池位置以及与污水管道联接地点。对设置井点位置进行平整、放线, 用白灰标明其位置。

5.4 管井构造

管井的滤管为无砂大孔混凝土, 采用粒径为8~5mm的豆石加水泥按6:1左右比例预制而成, 强度大于2MPa, 每节长1m左右。最下部一节为有孔滤管, 其空隙率为20~25%。管接头处用两层麻布浇沥青包裹, 外夹竹片用10号铅丝扎牢, 以免接缝处挤入泥砂淤塞管井, 其内径为Φ500、Φ600。

5.5 工艺流程

施工准备→放线→回旋式成孔钻机就位→成孔→泥浆护壁→下管→下滤水层→上部用厚土填实→洗井→下潜水泵→抽水→排水总管→沉淀池→污水管井

5.6 工艺原理

管井采用钻机成孔, 孔的直径约700mm左右, 泥浆护壁。待钻孔到设计深度后, 用吸管将其中泥浆吸净, 下底座然后下管, 外填塞滤水小豆石, 上部用厚土填实, 立即用压缩空气将泥浆吹出洗井, 然后抽水。管井的有效降水深度取决于管井深度、降水面积、含水层渗透系数以及水泵扬程。降水坡度环状形为1:10。

5.7 应注意的要求

(1) 根据施工场地周围建 (构) 筑物结构及水文地质条件实施合理的降水;

(2) 周围环境允许降水情况下, 施工开挖前应提前降水当分层开挖时要求水位降低到本开挖层底下0.5m;

(3) 合理配置降水机具, 使水位按设计要求连续不间断下降, 防止水位出现大的升降;

(4) 严格控制水位, 保证地面沉降不超过设计允许值。

6 微型钢管桩施工方法

6.1 施工工艺流程

施工准备→放线定桩位→桩孔钻机就位→钻孔→放钢管→注水泥浆→桩头清理→开挖基坑第一步→桩间安装三合板→加设钢支撑→开挖基坑第二步→桩间安装三合板→加设钢支撑抽水→开挖基坑第三步。

6.2 工艺要点

(1) 定桩位, 由测量人员复核;

(2) 钻机就位, 垂直偏差小于1/100, 桩位水平偏差小于±80;

(3) 钻孔时开孔给进要适当缓慢, 当钻孔深度达到1.5~2m后可用正常速度钻进以确保钻孔精度, 终孔后要排除孔底土渣;

(4) 钢管制作与安放:钢管按设计图纸现场加工成型, 底部设出浆口, 经质检人员检验后方可使用;

(5) 桩体施工应符合GB2002-83地基与基础工程施工及验收规范规定, 桩位水平偏差小于100, 垂直偏差小于1/100, 标高偏差小于100, 桩底沉渣厚度小于300, 水泥浆取试件两组, 每组三块, 经养护7天、28天强度实验。

7 工程质量保证措施

(1) 施工前做充分的准备工作, 配齐设备, 备好配件材料, 待达到开工要求时方可开工。

(2) 特别要重视技术交底工作, 不仅包括设计方对施工方的交底, 技术部对施工管理技术人员的交底, 也包括人员对所有作业工人的交底, 并对现场进行检验和做好交底记录。

(3) 施工中的各种参数, 必须符合规范和经过批准后方可进行施工。

(4) 严格按设计要求和制定的施工方案施工, 严格控制各种工作参数, 计量工作由专人负责, 计量工具必须年检合格 (主要为:水准仪、钢圈尺) 。

(5) 认真做好各种原始记录, 保证资料齐全、完整。

(6) 施工质量实行一票否决制, 先质量, 后进度, 先质量, 后成本。

(7) 严格执行各道工序验收制度, 每道工序需建设方验收时, 必须以书面形式申请, 并经专检合格后, 请建设方及时验收、签字, 未通过书面验收、签字的工序严禁进入下一道工序。

8 结语

地基支护 篇2

关键词：浸水；高边坡；支护；基础加固

中图分类号：TU473.11 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）08-0161-02

1 概 述

广东某市新修建一条景观绿化道路，由于场地是在河边，且为密集住宅区，该道路施工存在边坡支护和临建筑上边坡支护两种主要支护措施，均为永久支护。根据实测，上边坡支护高度基本为10～14 m，距离建筑物1～12 m，下边坡坡体倾角近于60 °左右，而水深度较大，河道外侧约15 m处水深部分达到 10 m。

为保障在有限的宽度内修建此景观道路（路宽13 m），设计必须考虑尽可能的利用现有空间规划出河道观景平台、左线人行道、两车道机动车道、绿化带、右线人行道、污水管道等必要设施，故下边坡支护采用局部填土堆高后施工抗滑桩及挡土板墙。而上边坡因场地限制坡顶均临近建筑物，对支护设计的技术要求更高，在技术可行的前提下，经技术经济必选，为保障排污管道的合理埋设高度，并保障沿线绿化景观美观，上边坡均采用了两级边坡支护结构，大部分地段均采用锚杆支护挡墙方案，局部临近天然基础建筑物或摩擦桩基础建筑物设计采用双排桩支护结构。本论文特就支护结构及排污管道基础的设计与施工进行总结，以供借鉴。

2 工程概况

2.1 地质情况

根据现场踏勘并结合详勘报告，本边坡工程地层自上而下分别为杂填土、淤泥质土（局部有）、软可塑粘性土、粉土、坡底有卵石。坡面存在周边居民污水直排入坡面现象，场地内地下水位标高与河水标高基本一致，地下水主要分布在卵石层中，水位变化受河水控制。

2.2 使用功能概述

上边坡支护工程既承担了边坡安全稳定的功能，同时又承担了右线人行道、右线绿化带以及污水管道基础等综合功能，为此，边坡设计基本采用两级边坡支护，第一级边坡坡顶紧邻建筑物，第二级边坡的坡顶由外向内依次布置为坡顶绿化带、人行道及Φ 600污水管道。

3 工程设计

3.1 支护设计

本工程为紧邻河道的高边坡，由于其洪水位较高，在洪水泛滥时，河水基本将本工程所在的边坡完全淹没，由于此边坡为永久支护边坡，因此，此边坡支护工程必须着重考虑在地下水及水动力作用下边坡的安全稳定性以及支护体系的长久有效性。本工程边坡开挖较高，范围很大，边坡支护施工期间，存在约6个月的汛期，故须先进行临时度汛支护施工。

鉴于上述情况，在技术可行的前提下，应尽量采用经济合理的支护结构。本设计整体设计思路为：采用复合锚杆挡墙支护结构，利用锚杆和预应力锚索形成的支护体系达到边坡的安全稳定，通过锚杆钢筋的防锈处理以及采用压力分散型锚索实现锚杆承载能力的长期有效，实现边坡永久支护安全之目的。并通过外侧钢筋砼面板的钢筋笼与锚杆钢筋焊接连接使支护结构形成稳定的整体结构。部分紧邻建（构）筑物的边坡设计采用桩锚支护结构，以确保建筑物的安全以及边坡的稳定。

3.2 结构设计

为保障边坡支护的长期有效，边坡设计使用年限为30年，并考虑由于河水以及地层中地下水的长期影响，边坡支护进行结构封闭设计，本工程通过支护桩或喷锚面形成坡体内封闭，然后通过外侧的面板和顶板实现了结构封闭，即有效阻隔了河水，又使边坡体刚度增大。一、二级边坡的面板设计厚度为 800 mm厚度，二级边坡85.00 m标高以上为500 mm厚度接顶部300 mm厚度顶板，面板配筋均为双层双向φ18@200钢筋笼，保护层厚度为60 mm。

3.3 排污设计

二级边坡顶部排污管道每隔100 m及转角处设置一处砖砌污水检查井，检查井直径800 mm，沿线有排污口至坡面的均通过连接管连接至线路上的排污管道，在连接处设置一带沉泥槽的检查井（直径为1 250 mm），过规划道路处排污采用倒虹吸结构，管道采用钢管。排污管侧壁为钢筋砼侧板，管道底部与顶板之间的空隙采用水泥砂浆找平，管周360 °均充填优质粘性土或碎石，之上为300厚C30钢筋砼顶板（沉泥井、检查井除外）。

3.4 度汛临时支护设计

度汛临时支护均采用了造价低、施工进度快、防水效果好的锚杆挡墙临时支护结构。锚杆均采用钢筋锚杆，采用锚杆钻机干作业成孔，孔径130 mm。临时支护施工仅一个月左右即完工，在夏季的洪水袭击中，洪水完全淹没了上边坡，因为施工了，临时支护，坡体和坡上建筑物均未受损，保障了人民生命财产安全。临时支护典型剖面，如图1所示。

3.5 双排桩支护设计

双排桩支护结构采用两排直径1 200 mm人工挖孔桩+冠梁（腰梁）+六道预应力锚索的支护结构体系，桩采用人工挖孔桩，桩身混凝土强度等级为C 30，桩径1 200 mm，护壁厚度200～250 mm，桩间距1 500 mm或2 000 mm（即密布）。冠梁断面尺寸为200X 1 000 mm；腰梁断面尺寸550X420 mm。支护桩桩长为19.0米，桩底进入卵石层。预应力锚索长25～32 m，为压力分散型锚索，采用4×7Φ5无粘结钢绞线，成孔直径Φ 150mm。具体剖面图，如图2所示。

3.6 两级锚杆挡墙支护结构设计

上边坡支护大部分地段均采用了两级锚杆挡墙支护结构，一级边坡高度为6～7 m，二级边坡高度为6～8 m，两级边坡间平台宽度为3～6 m，兼作为绿化、人行道及排污管道平台。锚杆挡墙采用锚杆（索）+喷砼面层支护结构，外侧施工钢筋砼面板，平台上施工钢筋砼顶板形成整体结构防水功能。典型的两级锚杆挡墙支护结构设计剖面，如图3和图4所示。

3.7 结构防水、基础桩设计

结构防水采用两级面板+二级边坡顶部顶板形成整体结构防水体系，污水管道和二级边坡面板基础分别采用树根桩和钢管桩基础，以防止沉降并保证坡体的整体稳定。

4 工程施工

4.1 锚杆挡墙

锚杆挡墙按下列顺序进行施工：

①开挖工作面，修整边坡，埋设喷射混凝土厚度控制标志。

②钢筋锚杆成孔或打入钢管锚杆。

③安装锚杆、注浆。应预留足够长度与外侧面板钢筋笼焊接连接。

④绑扎、固定钢筋网、设置埋入式加强筋。

⑤分层喷射混凝土至设计厚度。

⑥坡顶、坡面和坡脚的排水处理。

4.2 钢筋锚杆

钢筋锚杆采用Φ22、Φ25钢筋，部分特殊地段和地层，锚杆间距进行局部调整，设计水平间距1 000～1 500 mm，垂直间距 1 000～1 500 mm。成孔直径锚杆为Φ130。锚杆的注浆采用底部注浆工艺，一次注浆压力0.3～0.5 MPa，浆液为水泥净浆，水泥标号32.5，水灰比为0.45～0.65，注浆强度等级不低于20 MPa，注浆后6～24 h应进行孔口补注浆，锚杆设计采用二次高压注浆，注浆压力为1.5～2.5 MPa。在填土层、砂层等浆液易流失地段的注浆采用“初始低压慢灌，充分充填；间隔注浆；隔天孔口补浆及二次注浆”等方法以确保锚杆的锚固力达到设计要求。

4.3 钢管桩

钢管桩设计成孔直径为150 mm，钢管采用Φ114×4.2无缝钢管，钢管下端三分之一长度范围内每隔500 mm钻设孔径为 5～8 mm的出浆口。注浆采用底部注浆工艺，注浆压力0.3～0.5 MPa，浆液为水泥净浆，水泥标号32.5，水灰比为0.45～0.65，注浆强度等级不低于20 MPa。钢管桩顶部进入顶板深度不小于100 mm或管顶焊接四根Φ18钢筋与上部顶板钢筋笼焊接搭接、搭接长度不小于150 mm。

5 实施效果

工程施工完成后，均按照规范及设计要求进行了各分项工程的质量检测、监测工作，结果显示，施工达到了设计要求，边坡稳定，累计变形最大为12 mm，管道基础基本无沉降，面板外观美观度较高，绿化后整体边坡观感优美，真正达到了景观路的设计要求。

护壁桩共施工了215条，均进行了声波检测，经检测，共198根Ⅰ类桩，17根Ⅱ类桩，桩身质量优良。预应力锚索及锚杆的张拉试验均达到了设计要求的承载能力。钢管桩及树根桩复合地基承载力经监测符合设计要求。边坡位移、沉降、周边建筑物位移及沉降观测均表明边坡及建筑物稳定无损伤。

6 结论与建议

①临河边浸水高边坡支护设计中，若距离建筑物较近，采用两级边坡支护结构是安全可靠的，变性较小，稳定性较好。

②临河边浸水高边坡支护设计中应进行结构全封闭设计，并做好结构基础设计，可有效防止洪水冲刷造成的坡体及建筑物损坏。

③临河边浸水高边坡支护设计中应综合考虑边坡支护、绿化景观、给排水系统的综合总体设计，应在边坡安全稳定的设计前提下，尽量实现坡面美观、绿化效果良好、给排水容易实施等功能。

④永久支护边坡应实现锚杆使用时效、结构使用时效的最优设计，支护结构的防水防锈设计极其重要。

⑤临河边浸水高边坡设计中，若施工经历汛期，须进行应急渡汛支护设计。

参考文献：

粉质粘土地基基坑支护设计与施工 篇3

1 工程简介

工程位于福州市的主干道路一侧, 拟修建地下一层地下室, 基坑开挖的深度为3.7m, 基坑的平面形状不规则, 支护周长为160m。

1.1 工程地质条件

该工程地层自上而下为:人工填土层:该层均为素填土, 主要是粘性土类的主堆填, 其中含有很多的砂类, 具有可塑性, 厚度在2m上下;淤泥质粉质粘土层:该层粘土层为灰黑色, 湿性大, 含多粉细砂, 厚度1~2.3m, 平均厚度1m上下;中砂层:该层土质为灰色, 比较松散, 含有较多粗砂, 该层厚度在0.8~1.5m, 平均厚度1.1m;粉质粘土层:该层颜色有三种, 为灰色、黄色及杂色, 可塑性强, 含有大量的细砂薄层及粉细砂, 厚度3.5~4.2m;淤泥质粉质粘土:该层粘土为深灰色, 湿度角度, 可塑性强, 平均厚度小于1m;粉砂:该层土质为深灰色, 以饱和为主, 稍显松散, 含有大量淤泥质, 厚度1~2m;淤泥质粉质粘土:该层粘土为深灰色, 厚度2~3m, 软塑, 湿度较小, 局部厚度可达4m;砂性土:砂性土层以中细砂为主, 包括砂砾、中粗砂等, 局部下部为粗砂层、砂砾等, 主要为灰色, 厚度2~3m;粉土:粉土为棕红色或灰色, 密度较大, 顶板埋深16~17m。

此外, 还包括强风化洗砂层, 该层土质为棕红色, 为碎块状、半岩半土状, 顶板埋深为18m, 厚度在1.5m上下。

1.2 水文地质条件

该工程场地地下静水位为0, 属于滞留水, 而含水层包括三层, 也就是中砂层、砂性土及粉土。其中, 中砂层、砂性土属于空隙潜水, 水量较少, 补给来源主要为大气降水, 彼此之间无水力联系;而粉土属于基岩风化裂隙带, 数量一般。因此, 该工程场地地下水不会侵蚀混凝土。

2 工程支护设计方案

由于该工程项目基坑场地比较小, 地下水比较丰富, 基坑开挖无法放坡。综合考虑上述因素, 为了保证设计方案的经济性及安全性, 之前所制定的基坑支护方案, 由于工程造价比较高, 最终没有采纳。

该工程基坑开挖深度较小, 按照二级基坑的规范要求, 基坑变形量必须控制在50mm以下。经过综合考虑各种因素, 认真研究工程勘察报告, 在反复分析论证的基础上, 确定的最终基坑支护方案如下:

由于基坑南侧邻近城市主干路, 且地下的管线较多, 对基坑变形及沉降的要求较高, 因此采用10m深、φ900的密排钻孔桩, 以此为挡土结构;同时, 采用7.0m深、规格为500的单管旋喷桩用于桩间止水 (详见图1) 。

工程的其它面具有较为充足的空间, 采用双排深层搅拌桩, 因为承台部分挖深较大, 因此可以承台轴线为中心, 将承台宽度控制在2倍范围内, 而根据承台厚度, 挡土及止水结构采用3排或4排深层规格为600mm深层搅拌桩, 搅拌桩的桩长为10m (详见图2) 。深层搅拌桩的设计参数详见表1、表2及表3。

3 工程基坑支护施工

现有场地整平后标高约为标高-1.3~-2.3m, 地下室1层, 地下室基坑底面应开挖-6.45m, 实际挖深约4.5m。地下室土方共分为三次开挖, 边坡部位留300mm由人工进行修整, 具体施工顺序为:测量放样→基坑支护PHC管桩施工→冠梁处土方开挖→冠梁及锚杆施工→28d后锚杆预应力张拉→第一次土方开挖至冠梁底→1∶1放坡, 1∶1水泥砂浆抹面→第二次机械开挖至地下室底板底上300mm→人工挖土至地下室底板设计标高、第三次机械挖土至主楼承台底上300mm→人工挖土至主楼承台底设计标高→基础混凝土垫层施工。

由于该工程属于粉质粘土地基工程, 在施工密排钻孔桩的过程中, 施工深层搅拌桩, 在完成密排钻孔桩施工后, 可进行单管旋喷桩止水的施工, 完成后, 进行钻孔桩桩顶压梁及搅拌桩挡墙顶的钢筋混凝土拉板施工[2]。

4 基坑开发的安全措施

4.1 土方开挖安全技术措施

(1) 在距基坑边缘1.2m处设置安全防护栏杆并架设密目网;基坑周围应悬挂醒目的安全警示牌, 夜间施工必须有充足的灯光照明。基坑开挖后及时设置坑内排水沟和集水井, 防止基坑底积水。开挖至标高后立即进行基底检查, 及时进行封底垫层施工[3]。

(2) 加强基坑观察和监控工作, 以便发现安全隐患, 并通过监测反馈及时调整开挖程序;基坑开挖过程中要防止挖土机械碰撞支撑体系, 特别是竖向支撑, 以防支撑失稳, 造成事故;基坑开挖见底, 作业人员上下基坑要设置型钢楼梯, 型钢楼梯坡度≤45°, 楼梯两侧扶手及底部采用密目网封闭。

4.2 降水与排水的要求

(1) 基坑开挖时, 常遇到地下水、雨水、地表水的渗入, 影响施工。因此必须做好现场场地及基坑内的排水、截水、疏水、排洪及雨季施工措施。本工程地下室开挖深度大, 地下水主要在杂填土层有大量的地表水, 淤泥层的透水率极小, 故地下水对本工程基坑开挖的影响很小。但宁德降水量较大, 基坑开挖阶段正处于多雨季节, 因此必须考虑排水[4]。

(2) 该工程采用坡顶设置集水井、排水沟的方法进行场地排水, 排水沟绕基坑顶一周, 断面尺寸300mm×300mm, 并在拐角处设积水井, 坑内分层开挖时设坑内临时排水沟及积水井, 设置位置距坡脚距离应大于1.5m, 集水井每20~40m设置一个, 用污水泵抽取坡底集水坑中地下水通过坡顶排水沟经沉淀后排入市政管网。对基坑周边地面积水要及时排走, 防止其渗流入边坡土体中。

4.3 基坑的监测

该工程基坑监测由业主委托有资质的专业监测单位进行, 并由其编制专项监测施工方案[5]。施工单位应随时巡视, 发现基坑支护结构或周边土体的位移值异常或基坑出现管涌、隆起、陷落或较严重的渗漏时应及时通知专业单位。

5 结语

该工程基坑支护采用悬臂密排钻孔桩及深层搅拌桩重力式挡墙设计及施工方案, 不仅加快了施工进度, 且降低了工程造价。施工中, 基坑并无出现漏水现象, 基坑位移控制在30m上下, 施工效果良好。

摘要：随着城镇化进程的加快, 工程项目的增加, 在工程施工中, 遇到粉质粘土地基的情况越来越多。对于地基基坑来说, 加强支护设计及施工, 具有重要的现实意义。本文以某粉质粘土地基工程为例, 介绍基坑支护方案, 采用密排钻孔桩挡土、单管旋喷桩桩间止水及深层搅拌桩支档相结合的方案, 并介绍了施工工艺, 确保施工符合设计要求。

关键词：粉质粘土,地基,基坑支护,设计,施工

参考文献

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[2]何光桥.建筑工程深基坑支护施工及其注意事项分析[J].科技信息 (工程技术) , 2013.21 (09) :1124-1125.

[3]王伟龙, 乔大春.某高层建筑项目深基坑土方开挖支护[J].山西建筑, 2013, 11 (02) :245-246.

[4]张晓.建筑深基坑施工技术浅谈[J].建筑科技, 2010, 34 (03) :123-124.

地基支护 篇4

第一, 挡土板支护。该支护方式较为简单便捷, 主要是将挡土板插入到地基中一定的深度, 同时辅以横撑确保其稳定。该支护方式适宜用于地质条件较好且埋深在2m以内的基坑工程中;第二, 槽钢。槽钢适合在埋深4m以内且地质条件较好的基坑工程中, 其主要为截面是凹槽形的长条状钢材。但是该支护方式无止水功效, 无法用于地下水较浅的工程项目中;第三, 拉森钢板桩。拉森钢板桩的截面有U形、Z形、W形三种形状, 在工程实际中通常多采取U形截面, 适合在4-7m的深基坑中, 其还有一定的止水功能, 因此在工程实践中的应用范围较为广泛。第四, 止水帷幕。如果基坑工程周边的地下水位较浅, 单纯依靠支护方式无法阻止地下水流入基坑的时候, 就需要采取止水措施。止水帷幕的主要作用就是防止地下水流入到基坑中, 通常有水泥搅拌桩和高压旋喷桩等方式。

2工程概况

某城市地下管网的管道最大的管径达2400, 最大的深度为6.75m。工程项目所在地的土质类型多为新近围垦而形成的海涂地, 属于围海造陆所形成的, 属于典型的软土地基类型, 且软土的厚度较厚, 地下水位的深度仅仅为0.5m。因此在进行地下管道敷设的时候, 为防止地下水流入到基坑中, 必须采取一定的支护方式, 通常还需要进行地基加固和止水处理。经综合分析比较, 最终选取拉森钢板桩进行基坑的支护处理。

(1) 基坑支护方案比选。由工程基本情况可知, 该工程地质类型属于软土地基, 且埋深较厚, 地下水位埋深较浅, 富水性好, 渗透系数大, 基坑开挖的深度为5.0-6.75m, 开挖的形状为狭长形的且开挖的坑槽的宽度为4.2m。为确保地下管道的顺利施工, 依据“安全、经济、方便”的施工原则。比选拉森钢板桩支护方式和钢板桩+井点降水支护方式。经综合对比分析得知, 若选用钢板桩+井点降水施工支护方式。存在以下弊端: (1) 造价很高、进度慢; (2) 造井材料不能重复利用 (3) 降水效果不稳定; (4) 当工程场地工程地质水文地质情况复杂、变化大时, 难以根据实际情况进行调整; (5) 大管径、大流量泵, 抽水量大、对原有水环境影响大, 既浪费能源, 也容易产生安全隐患。而采用拉森钢板桩支护方案, 造价成本较低, 施工工艺简单, 同时还能兼顾基坑截水作用。

因此该工程最终确定采用钢板桩+钢支撑的支护方案。钢板桩选用拉森W型的钢板桩, 选取12-15米长的桩长, 设置钢板桩的宽度为b=440mm, 高度=200mm, 腹板厚=18mm, 每米重77kg/m。支撑的体系采用对撑结合角撑的支护方式, 围模采用400×400H型钢, 支撑采用325×12钢管。

(2) 施工流程。定位放线→挖打设钢板桩沟槽→打设钢板桩→土方开挖→边坡卸土→送桩到设计标高→挖支撑坑槽→设置地表排水系统→设置钢围模和钢支撑→基坑分层开挖→铺填垫层→浇捣管底混凝土垫层→管道安装→检查验收→回填土→拆除钢支撑及围模→拔钢板桩斗回填土→扫尾。

(1) 确定桩基线。应依据设计图纸的要求针对需敷设的管道的中线轴线进行放线, 并留出一定的施工工作面, 然后确定基坑的边轴线。理论上一般将敷设管道的外壁和桩间1.5m范围确定为钢板桩的轴线打入位置。结合本工程的实际情况, 为确保能够重复利用钢管支撑, 依据管径1.2m-2.4m的实际状况, 最终确定两排钢板桩的间距设置为5m。

(2) 施打钢板桩。将导向桩按照一定的间隔进行设置, 直接使用钢板桩作为导向桩, 以便于更好的控制钢板桩的轴线。选取单独打入法进行打桩, 也就是首先将第一支钢板桩吊升起来, 人工将其扶正就位后, 然后待其准确对准桩位后, 振动将其打入土中。然后吊起第二支钢板桩, 将企口卡好, 依然采取振动打入土中的方式, 依次循环, 直到桩基全部打入。需注意的是, 应将桩顶的高程控制在合理范围内, 切忌不可相差太大。

(3) 基槽开挖和支撑。挖土使用斗容量为1m3的挖掘机开挖, 边挖边退。开挖到1.5m时, 安装钢围檩和斜撑, 钢围檩及斜撑为400×400H型钢, 围檩距钢板桩顶0.5m处, 注意围檩与钢板桩焊接要紧密, 在开挖过程中, 要将钢板桩上附着的泥土清理干净, 并及时做好地面防水措施, 及时排除槽内地下水, 若在施工过程中, 发现有渗漏和涌沙的现象出现, 要及时采用水泥—水玻璃浆液注浆, 以实现施工堵漏的目的。由于本次基坑开挖深度最大为6.75m, 需采取“分层开挖”的方法, 防止土压力卸载过快而影响基坑壁稳定。工程施工中, 要严格按设计图纸要求及施工规范规定施工, 沟槽清底符合设计标高。

(4) 拔桩。首先利用履带式的打拔桩机将钢板桩的头部夹住, 并振动1-2min, 确保松动钢板桩周边的土体, 使其产生“液化”现象, 降低土体对桩基的摩阻力, 然后缓慢往上将钢板桩拨出。

(5) 排水。对于地表上的水分直接经由地面排水系统进行排出, 并在基坑局部外围设置间隔25m左右的排水井, 避免地表水倒流进基坑内部。在基坑的内部设置集水井, 及时利用抽水泵将基坑内部的水排出。

3基坑监测、应急及保护措施

第一, 在施工的整个过程当中, 需要设置专人或者专门机构进行基坑支护的监测工作, 密切关注施工过程中, 支护结构、土体的变形及基坑外部工程桩的位移情况, 发现问题及时进行纠正, 以最大程度的降低施工偏差;第二, 在具体施工过程中, 需重点监测以下内容, 需关注钢围模顶水平的位移情况, 当钢围模顶的水平位移累计大于50mm, 连续三天的位移大于6mm/天时将达到报警值;第三, 依据工程的土方开挖进度及基坑的变形状况来确定监测的频率。通常在开始开挖基坑的过程中, 应确保每两天监测一次, 当开挖达到设计标高后, 应调整为每天监测一次。当监测的值达到报警值的时候, 每天应增加二三次监测频率;第四, 定期安排专人进行支撑体系稳定性的检查工作, 施工期间确保每天至少2次的检查, 并及时做好相应的保护措施。

总之, 在软土地基条件下进行地下管道的敷设, 必须要考虑到基坑的支护、止水及加固等措施, 以避免基坑出现坍塌或者地下水涌入基坑内部所导致的施工安全隐患。排水管道基坑支护的方式较多, 应用最为广泛的当属拉森钢板桩支护方式, 其施工的进度较快, 施工安全, 需占用较小的施工空间, 对于周边环境的扰动较小, 且能够重复利用, 有利于降低施工成本等优势。需注意的是, 采用拉森钢板桩支护时, 因其材料的一次性投入费用较高, 需占用较多的流动资金, 所以采用该支护方式时还需综合分析其投入数量和周转次数等。在本工程中, 就是属于典型的软土地基深基坑地下管道埋设, 通过多种支护方案比选, 最终选取了拉森钢板桩支护方式, 施工完毕经监测, 支护工况完好, 期望能够给同类型工程提供一定的借鉴和参考。

参考文献

[1]袁泽喜.深基坑工程设计施工中的常见问题和解决措施[J].价值工程, 2014, 21∶168-169.

[2]陈胜.深基坑支护施工技术要点分析[J].建筑, 2014, 02∶77-78.

深基坑支护技术在地基施工中的应用 篇5

一、深基坑支护技术在地基施工中的内容和特点

1. 深基坑支护技术在地基施工中的内容

在地基施工过程中, 支护技术的选择, 要依据基坑的深度, 并且要利用挖掘机减轻负荷和通过点降水、回灌技术缩短工时, 达到减少投资成本以及保障深基坑、相邻建筑物安全的目的。具体操作深基坑支护施工时, 要充分利用原有的支护桩, 在符合施工要求项的前提下, 保留支护桩, 最大限度地节约工程成本。实施深基坑支护技术要保证其安全性和可靠性, 避免由于过量降水或者其他因素而导致基坑周围土体变形, 影响周围建筑物的施工、道路和管道的建设。在深基坑支护施工过程中, 要在技术要求的范围内施工, 确保施工方法的科学性和合理性。根据实际情况选择不同的支护技术, 合理应用。

2. 深基坑支护技术在地基施工中的特点

首先, 深基坑深度增加。由于城市化加快, 建筑物的数量猛增, 致使土地资源的紧缺, 这就不得不考虑地下空间, 建筑工程在地基开挖的深度上逐步增加。其次, 建筑工程的地质条件是不变的, 没有办法对地质进行选择, 而且基坑周围的条件也在不停变化。建筑工程在选址时期, 要受到城市规划的限制, 这样更加剧了地质条件的约束性。再次, 深基坑支护技术种类不同, 措施多样。例如, 深层搅拌、锚定墙、预制桩技术等, 再加上人工挖版桩、混凝土灌注桩技术等, 增加了深基坑支护施工的难度。最后, 易发生支护安全事故。施工现场的流动性很大, 增加了不安全因素, 而且计算模式以及方法、钻孔材料和技术等都会对施工安全产生影响。

二、建筑工程中深基坑支护施工时存在的问题

1. 土层开挖与边坡支护不匹配的问题

在建筑工程施工中基地建设最常见的问题就是支护施工落后于土方施工, 并且间隔时间长, 这就不得不进行二次回填或者搭建支架, 辅助完成支护施工。一般情况下, 土方开挖的技术含量比较低, 其实施工序也很简单, 易于组织管理, 但是挡土支护技术的技术含量比较高, 并且工序复杂, 在施工组织以及管理上都比较困难。因此, 在建筑工程施工中, 大规模工程大部分都是由专业施工队组织人员分别进行土方和挡土的施工, 并且绝大部分是两个平行的工作。这种工作模式在建筑施工过程中存在协调管理难度大的问题, 施工单位为了加快建设速度, 抢占市场, 会出现开挖顺序混乱的情况, 特别是在雨季施工, 甚至出现不顾及挡土支护施工所必须的施工量, 致使支护施工的工作很难进行, 甚至达到不法操作的境地, 在时间顺序上没有办法完成支护工作。

2. 边坡修理达不到要求

在地基建设施工中, 时常存在超挖或者欠挖的情况, 开挖深基时一般使用机械开挖, 在人工进行简要修坡后便开始进行挡土支护工序中的混凝土初喷工作。在开挖时, 常常因为施工管理人员不足、技术交底不彻底、分层分段开挖深度不一致、挖机操作人员技术水平低等情况, 致使机器开挖的边坡表曲的平整情况、顺直情况达不到标准, 在进行人工修护时又不能大深度挖掘, 只是在挖掘表层进行平整度的修复, 并没有经过严格检测, 就进行初喷, 就会出现挡土支付后又出现超挖或者欠挖的情况。

3. 成孔注浆、土钉、锚杆设计不到位

根据工程建设的有关规定, 深基坑支护使用的土钉和锚杆钻孔直径为100~150规格的钻机成孔, 孔深在5米至10米之间, 少数情况达到20米, 钻孔需要穿过的土质不尽相同。在施工前如果不对土质进行仔细分析, 就会出现出渣不完全, 残渣残留而导致注浆不达标的情况, 甚至造成孔难、空洞塌陷无法插筋或者注浆的严重情况。由于注浆时配料随便, 注浆管没能安插到位、注浆压力不达标而致使注浆长度不够、充盈不足, 从而土钉和锚杆的抗拔力达不到要求, 最终致使工程质量差, 甚至出现返工的情况。

三、深基坑支护技术的应用

1. 钢板桩支护的应用

钢板桩支护措施在深基坑支护技术中属于一项最基本的支护技术, 在建设资本上也非常经济实惠, 并迅速在地基施工中得到应用。钢板桩支护技术在应用时同样存在一些问题, 其应用范围十分有限, 基坑的开挖深度只保持在3~7米之间, 其建筑高度也受到一定限制。软土地层建设的地基在达到7米左右时, 要安置锚位杆或只使用多层支撑, 否则钢板桩支护方法很难发挥效用。

2. 地下连续墙的应用

最早使用地下连续墙支护技术的是欧洲, 目前, 地下连续墙支护技术已经广泛应用于房屋地下室、防渗墙、挡土墙等各种工程, 在隧道、码头或者城市地铁的地基工程中也得到大范围应用。近几年来随着城市化的步伐加快, 越来越多的高层建筑出现在城市中, 大范围的高层建筑成为建筑工程的主要内容, 深挖地下空间以及综合利用也加大了深基坑的施工规模。因此, 地下连续墙施工技术的作用越来越重要, 也越来越显著。

3. 土钉墙支护技术的应用

土钉墙支护技术实施措施也就是在天然土层体重之上架设钢筋网, 以此来起到加固的作用, 与此同时使用混凝土面板喷射技术, 用这种方法来加强边坡坡顶的承载能力以及加强稳定性。土钉墙支护技术的应用范围比较集中, 只包括:人工降水后的杂质土、粉土、粘性土, 其适用范围的还包括地下水位以上的工程。详见下图。

4. 柱列式灌注桩排桩支护技术的应用

柱列式的排列间隔形式, 主要是分为两种, 一种形式是在柱列之间安置一定间隔的支柱疏排, 一种是在桩和柱连接紧密的密排。这种柱列式灌注桩本身具有良好的刚度, 可以最大限度的减少施工强度以及降低工程造价。但是, 柱列式灌注桩基本以个体的形式存在, 其整体性能比较差。在具体地基施工中, 使用大截面建筑钢筋混凝土最佳, 以此来提高加固效果。而且柱列式灌注桩的防水能力较差, 在建筑施工时为了避免地下水外溢, 要使用高压注浆的办法。柱列式灌注桩排桩支护技术的最佳应用位置是在6~10米开挖深度的地基施工中。

5. 锚杆和内支撑技术的应用

使用锚杆和内支撑技术, 在建筑工程的地基施工中很大一部分是为了控制地层四周的形状, 控制变形, 来保障深基坑内的安全性以及稳定性, 还可以应用到支撑围护结构的墙体中。目前, 就现阶段的支护技术来看, 包括两种支护技术结构, 一种为钢筋混凝土结构, 一种为钢结构支撑。使用钢结构支撑主要是通过液压千斤顶来加强预应力, 以此来控制挡墙的变形量, 将其保持在合理的范围内, 钢结构的材质绝大部分是大规模的型钢以及圆钢管。钢筋混凝土结构的发展时间比较短, 其最开始是应用在沿海一带的建筑工程地基建设中。随着经济的发展, 基坑深度也在不断增加, 伴随着逐层浇筑技术的使用, 深基坑技术的变形小和刚度大的特点更加明显, 深基坑技术在控制周围地面变形以及挡墙上, 有着较强的应用性, 在四周环境较好和深基坑地基中使用范围也比较广。

6. 深层搅拌桩支护技术的应用

深层搅拌桩支护技术在建筑工程的地基施工中是一种常用的支护技术, 施工前要检查搅拌机和桩机的使用性能以及水泥质量, 并控制好桩身的垂直度、桩径、桩位和桩长。在控制水泥计量方面, 要组织专门的技术人员深入到现场监管水泥搅拌桩, 全程管理搅拌桩施工。在施工时控制喷浆时间, 要保证桩钻能够持续工作, 不能停止喷浆, 否则会影响施工质量。另一方面, 只有在喷浆的情况下, 才可以钻杆, 来提高作业质量, 还要严格控制钻机的提长速度。

四、结语

PHC管桩在软土地基支护中的应用 篇6

1 PHC管桩的基本的施工方式

1. 1放样定桩位

压桩机到位时, 需要对准桩位, 开端平台的支腿油缸, 对平台的水平状态进行校准。

1. 2吊桩定位

对其垂直度进行调整: 可使用一点法, 令桩尖垂直对准桩位中心, 微微开启压桩油缸, 在桩入土到50厘米时, 开动压桩的油缸, 使其进入到压桩状态。

1. 3压桩

对压桩的油缸进行启动, 将桩慢慢压下, 控制施压进度, 通常不能够超出2 m/min, 使其达到压桩力需要后, 应该保持其荷载的稳定。

1. 4接桩

焊接法进行接桩, 接桩时需要将端板和桩套箍端板坡口表面的锈蚀进行清理, 表面出现金属光泽后才能进行焊接, 接桩通常在离地面1米左右的位置进行, 坡口根部的间隙需要低于4毫米, 焊条使用E4303型, 焊接道数不能低于3道, 焊缝需要满焊, 以此保证焊缝的高度。上下节桩如出现间隙需要使用楔形铁片全部垫实并焊牢。接桩处焊缝需要自然冷却十五分钟后才能进行沉桩。

2施工工艺

2. 1工作垫层材料的选择和使用

工作垫层主要适用于缓解原本地表的承载力, 令桩机进行施工时能够保持行走的平稳, 又不对后续施工产生影响。如工作垫层的材料有较多大块片石, 会对管桩施工桩位与垂直度产生影响; 进行工作垫层材料的选择非常重要, 材料的粒径可以偏大, 但不能产生大块片石。

2. 2管桩材料的堆放

管桩需要按照桩的规格和长度以及使用顺序进行先进先出的堆放; 堆放场地应平整; 在进行重叠堆放时, 每一层都需要设置垫木, 以保证每层垫木都能够保持上下对齐; 堆放层数不能超出三层; 垫木应该使用抗压木枋。

2. 3挤土效应

挤土效应的预防效果非常关键。其主要是清除表层杂土、合理安排打桩顺序, 按照施工场地附近环境与挤土程度选择施工顺序。如允许管桩内腔涌入土体, 选择开口型桩尖也能够合理降低挤土效应。

2. 4终压标准

在桩材质量合格以及沉桩维持正常状态情况下, 因压桩压力出现的桩身损坏通常都与停压标准控制不恰当有关。且因PHC桩有着一定脆性、破坏性及抗拉应力低的优势, 因此在遇到较大压力时, 产生桩机抬架冲击力极易使PHC桩出现裂缝或损坏情况, 压断桩的情况也会经常出现。因此准确合理的对停压标准进行控制, 是PHC桩施工的主要技术。PHC桩停压标准的控制需要从不同方面进行分析和总结。进行施工时应仔细对工程地质情况和相关设计要求进行充分认识, 正确对桩入土深度和进的阻力之间的关系进行详细分析与总结。

2. 5桩顶位移

为合理降低桩顶所产生的位移情况, 在进行施工后应对桩位下方的障碍物给予适当清扫, 对桩构件进行详尽检查; 在稳桩时, 如产生桩不垂直需要立即进行改正; 接桩时应该对上下两节桩保持在同一轴线上加以保障, 接头处需要严格参照相关操作标准执行; 沉桩时不能进行基坑的开挖, 应该在沉桩完成后相隔一定时间才可进行开挖, 相隔时间需要根据实际地质状况、基坑开挖深度与面积、桩的密集程度以及孔隙水压力消散的情况进行确定。

3结语

PHC桩的单位承载力在造价上较低, 且其整体经济效益指标也要超出其他桩型。近几年, 伴随PHC管桩的普遍使用与发展, 人们开始对其相关理论进行研究, 并且在工程实践中积极进行知识和经验的积累, 相信在不远的将来, PHC桩的施工技术能够得到很好的提升。

摘要：随着建筑工程施工技术的发展, PHC管桩施工技术的应用得到了全面发展。本文主要针对PHC管桩在软土地基加固施工中的相关应用进行分析, 对于施工过程中需要注意的事项和施工相关经验进行总结, 且还对质量控制要求给予充分认识, 以此对预应力管桩施工质量加以保障, 并对规范和设计要求加以保障。

关键词：PHC,管桩,施工,质量控制

参考文献

[1]JGJ94-94.建筑桩基技术规范[S].

[2]GB5007-2002.建筑地基基础设计规范[S].

[3]JGJ106-2003.建筑桩基检测技术规范[S].

地基支护 篇7

关键词：边坡地基,承载力验算,稳定性计算,支护结构岩土荷载计算

0 引言

在建 (构) 筑物附近切坡, 将使边坡成为建 (构) 筑物地基。与平地地基相比, 边坡地基承载力 (包括水平承载力) 有不同程度的降低。在防止边坡地基失稳方面, 目前的做法是: (1) 增加一项边坡稳定性计算的工作 (有时这项工作称为地基稳定性计算) , 计算过程中的建筑荷载处理及稳定安全系数取值与通常的边坡稳定性计算无异或相当[1,2]; (2) 边坡支护结构岩土荷载视坡顶建筑物位置取按土压力理论计算出的某类岩土压力 (主动岩土压力、静止岩土压力或两者的平均值) 或其与修正系数 (对主动岩土压力用增大系数, 对静止岩土压力用折减系数) 的乘积[2]。

本文对这种做法存在的问题进行了探讨, 提出了与边坡地基承载力验算等效的边坡地基稳定性计算和刚好满足地基承载力要求的边坡地基支护结构荷载计算的建议。

1 当前边坡地基承载力验算及支护结构荷载计算方法存在的问题

根据相关标准[1], 岩石地基承载安全系数为3左右, 土质地基承载安全系数为2左右。目前在防止边坡地基失稳方面的做法, 无论是在边坡稳定性计算方面还是在边坡支护结构岩土荷载计算方面, 都没有与地基承载安全系数联系起来, 既不能检验边坡支护前地基承载安全系数是否获得满足, 判断是否需要对边坡地基进行支护, 也不能保证边坡支护后地基承载安全系数获得满足, 保证岩土荷载取值没有过大。此外, 当稳定系数等于1或大于1而小于安全系数时, 因主动岩土压力为0或为负值[3], 乘以增大系数不起任何作用。可见, 上述做法既可能造成安全隐患, 也可能造成工程浪费。

2 边坡地基承载力验算

2.1 边坡地基竖向承载力验算

如果能求出边坡地基 (或单桩) 竖向极限承载力, 就能按下式检验边坡地基竖向承载力是否满足要求:

式中:pk为边坡上建筑基础底面压力标准值;fuk为边坡地基竖向极限承载力标准值;K为地基承载安全系数, 按坡上基础设计文件取值;当坡上基础采用地基承载力特征值 (实为基底压力允许值) 进行设计时, 地基承载安全系数对岩质地基可取3, 对土质地基可取2。

若上式满足, 则地基承载力满足要求, 不需要对边坡地基进行处理 (即从地基角度来说, 边坡不需要处理) ;若上式不满足, 则地基承载力不满足要求, 需要对边坡地基进行处理 (即从地基角度来说, 边坡需要处理) 。

边坡地基竖向极限承载力可用下列方法求出:将基底竖向极限压力视为未知数, 作为坡上竖向附加分布荷载 (对桩基础, 将各桩桩顶竖向极限荷载视为未知数, 作为坡上竖向附加荷载) , 进行边坡抗滑稳定性计算。计算时, 潜在失稳岩土体应受坡上基础传递的竖向荷载作用, 除特定外倾结构面外, 潜在滑面应从坡上基础底面内边缘通过。计算还应符合边坡抗滑稳定性计算的其它要求 (如:以对应于最危险滑面的稳定系数为边坡抗滑稳定系数) 。给定不同的坡上竖向附加分布荷载, 就有不同的边坡稳定系数。边坡稳定系数为1时的坡上竖向附加分布荷载即为基底竖向极限压力 (其反力即为地基竖向极限承载力) 。

当基底荷载偏心时, 应采用迈耶霍夫、汉森和魏锡克等人提出的下述方法将偏心荷载化为不偏心荷载:当矩形基础某方向偏心距为e时, 在该方向小压力一侧将该方向边长减小2e。对双向偏心的基础, 两个方向的边长均按此种方法减小。以减小后的边长 (称为有效边长) 计算基底面积 (称为有效面积) , 以有效面积和原有基础自重和上部结构荷载计算基底压力。当基底形状不为矩形时, 先将基底形状化为受中心荷载作用的形状, 再按等面积原则将此基底形状化为矩形。

2.2 边坡地基水平或斜向承载力验算

同样, 如果能求出边坡地基水平或斜向极限承载力, 就能按与式 (1) 类似的公式检验边坡地基水平或斜向承载力是否满足要求。

边坡地基水平或斜向极限承载力可用下列方法求出:将基础传递的水平或斜向极限荷载视为未知数, 作为坡上水平或斜向分布荷载, 进行边坡抗滑稳定性计算。计算时, 潜在失稳岩土体应受坡上基础传递的水平或斜向荷载作用, 除特定外倾结构面外, 潜在滑面应从坡上基础传递的荷载作用面下边缘通过。计算还应符合边坡抗滑稳定性计算的其它要求 (如:以对应于最危险滑面的稳定系数为边坡抗滑稳定系数) 。给定不同的坡上水平或斜向附加分布荷载, 就有不同的边坡稳定系数。边坡稳定系数为1时的坡上水平或斜向附加分布荷载即为基础水平或斜向极限荷载 (其反力即为地基竖向极限承载力) 。

3 与边坡地基承载力验算等效的边坡地基稳定性计算方法

3.1 与边坡地基竖向承载力验算等效的边坡地基稳定性计算方法

本文第2.1节的方法是通过求边坡地基竖向极限承载力来检验边坡地基竖向承载力是否满足要求。这种方法也可以转化成通过边坡地基稳定性计算来检验边坡地基竖向承载力是否满足要求的方法:将实际基底压力与地基承载安全系数的乘积作为坡上竖向附加分布荷载 (对桩基础, 将各桩桩顶竖向荷载标准值与地基承载安全系数的乘积作为坡上竖向附加荷载) , 进行边坡地基稳定性计算。计算中的注意事项如上节所述。取边坡地基稳定安全系数为1, 将边坡地基稳定系数与边坡地基稳定安全系数作比较。若前者小于后者 (即边坡地基稳定系数小于1) , 则地基承载力不满足要求;若前者大于或等于后者 (即边坡地基稳定系数大于或等于1) , 则地基承载力满足要求。

当基底荷载偏心时, 应采用上节阐述的迈耶霍夫、汉森和魏锡克等人提出的方法将偏心荷载转化为不偏心荷载。

这种方法就是与边坡地基竖向承载力验算等效的边坡地基稳定性计算方法。

显然, 通常的边坡稳定性计算无法代替与边坡地基竖向承载力验算等效的边坡地基稳定性计算。

因在计算与边坡地基竖向承载力验算等效的边坡地基稳定性时, 坡上基础位于潜在失稳区域内, 受岩土体强度控制的滑面从坡顶基础底面内边缘通过, 故边坡与边坡地基的最危险滑面不一定相同。

3.2 与边坡地基水平或斜向承载力验算等效的边坡地基稳定性计算方法

本文第2.2节的方法是通过求边坡地基水平或斜向极限承载力来检验边坡地基水平或斜向承载力是否满足要求。这种方法也可以转化为与边坡地基水平或斜向承载力验算等效的边坡稳定性计算的方法:将坡上基础传递的实际水平或斜向荷载与地基承载安全系数的乘积作为坡上水平或斜向附加荷载, 进行边坡稳定性计算。计算中的注意事项如3.1节所述。取边坡稳定安全系数为1。将边坡稳定系数与边坡稳定安全系数作比较。若前者小于后者 (即边坡稳定系数小于1) , 则地基水平或斜向承载力不满足要求;若前者大于或等于后者 (即边坡稳定系数大于或等于1) , 则地基水平或斜向承载力满足要求。

4 边坡地基支护结构荷载计算方法

当地基承载力不满足要求时, 需要对边坡地基进行处理 (即从地基角度对边坡进行处理) , 以提高边坡地基承载力使之满足要求。这就需要确定作用在边坡地基抗失稳支护结构上的岩土荷载 (即作用在边坡抗地基失稳支护结构上的岩土荷载) 。

本文作者曾提出过下列以稳定性计算理论为基础确定边坡和滑坡支护结构岩土荷载的方法[3,4]:通过边坡稳定性验算确定为使边坡稳定性达到要求在拟设支护结构处应对边坡提供的抗力。抗力的方向对悬臂桩、锚拉桩、重力式挡墙和锚杆挡墙可取指向坡内的桩、墙、立柱背面法向, 对系统锚杆可取指向内端的锚杆轴向。抗力的作用点对悬臂桩板、锚拉桩和重力式挡墙可根据不同类型土 (岩) 体和结构的特点按经验在半高处上下取定, 对系统锚杆可设在各个锚杆的外端。进行边坡稳定性验算时一般需要假定和调整抗力的大小, 设置支护结构后边坡的稳定系数刚好等于边坡稳定安全系数时所对应的抗力值即为所求。此抗力的反力即为边坡支护结构上的岩土荷载。边坡支护结构按此岩土荷载进行设计。

此方法的实质是将边坡支护结构上的岩土荷载取值视为边坡稳定性计算的反问题。边坡稳定系数计算是已知各种荷载 (对已有支护结构的边坡, 包括支护结构提供的抗力这种特殊的荷载) , 计算边坡稳定系数;边坡支护结构上的岩土荷载计算是已知稳定系数 (它等于安全系数) , 计算边坡支护结构上的岩土荷载。

对已有支护结构的边坡进行稳定性计算时, 将支护结构提供的抗力这种特殊的荷载计入是很自然的事[5], 刚刚发布的相关国家标准[6]就是这样计算有支护结构的边坡稳定性的。当已知稳定系数 (它等于安全系数) 而需计算边坡支护结构上的岩土荷载时, 将此问题视为边坡稳定性计算的反问题也是很自然的事。

此法能弥补以土压力理论为基础确定边坡支护结构岩土荷载方法的诸多不足 (如:当稳定系数等于1或大于1而小于安全系数时, 岩土压力为0或为负值;一律将滑面视为直线偏离实际较多也与支护前边坡稳定性计算中的滑面形态不匹配;与滑坡支挡结构荷载取值不匹配;设置支护结构后边坡安全储备情况不甚清楚, 边坡抗滑稳定安全系数对荷载取值不起作用;坡面倾斜或层面倾斜时非均质土体产生的荷载无法用朗金型或库伦型理论计算;系统锚杆支护时岩土体外侧无挡墙使岩土荷载无法用朗金型或库伦型理论计算) , 也能弥补以剩余下滑力概念为基础的滑坡支挡结构岩土荷载计算方法的诸多不足[3,4]。

作用在边坡抗地基失稳支护结构上的岩土荷载同样可以采用这种方法。具体做法是:通过与边坡地基承载力验算等效的边坡地基稳定性计算确定为使边坡地基稳定性达到要求 (即稳定系数等于1) 在拟设支护结构处应对边坡地基提供的抗力。这里的与边坡地基承载力验算等效的边坡地基稳定性计算方法就是本文第3节提出的方法。抗力的方向和作用点与本节介绍的以稳定性计算理论为基础确定边坡和滑坡支护结构岩土荷载的方法相同。进行与边坡地基承载力验算等效的边坡地基稳定性验算时一般需要假定和调整抗力的大小, 设置支护结构后边坡地基的稳定系数刚好等于边坡地基稳定安全系数 (即为1) 时所对应的抗力值即为所求。此抗力的反力即为作用在边坡地基支护结构上的岩土荷载。边坡地基支护结构按此岩土荷载进行设计。

此方法的实质是将边坡地基支护结构上的岩土荷载取值视为边坡地基稳定性计算的反问题。边坡稳定系数计算是已知各种荷载 (对已有支护结构的边坡地基, 包括支护结构提供的抗力这种特殊的荷载) , 计算边坡地基稳定系数;边坡地基支护结构上的岩土荷载计算是已知稳定系数 (它等于安全系数) , 计算边坡地基支护结构上的岩土荷载。

这种边坡地基支护结构岩土荷载计算方法, 既适用于竖向承载的边坡地基, 也适用于水平或斜向承载的边坡地基。

5 算例

关于边坡地基承载力验算及支护结构荷载计算, 本文对当前方法的分析结果及所提出的新方法对岩质边坡地基和土质边坡地基均适用。限于篇幅, 这里只举一个有外倾结构面的岩质边坡算例。

某坡顶水平的直立岩质边坡, 高度为3m, 岩体重度为23k N/m3, 顶面上有一重要建筑物条形基础, 其基底压力标准值为140k Pa, 其宽度为1m, 边坡岩体中有一外倾结构面从基础内边缘和坡底边缘通过, 其倾角为70°, 其粘聚力为100k Pa, 内摩擦角为30°。

边坡抗滑稳定性可根据下式进行计算:

式中:Fs为边坡抗滑稳定系数;θ为外倾结构面倾角;cs为外倾结构面粘聚力;φs为外倾结构面内摩擦角;G为滑体重力;L为滑面长度。

由此式算得该边坡抗滑稳定系数为2.12, 显著大于边坡抗滑稳定安全系数, 该边坡被看做普通边坡时不需要进行防止沿外倾结构面滑动的支护。

边坡地基抗滑稳定性可根据下式进行计算:

式中:F's为边坡地基抗滑稳定系数;K为地基承载安全系数, 对该边坡地基取3;其余符号同前。

由此式算得该边坡地基抗滑稳定系数为0.95, 明显小于1。该边坡地基需要进行防止沿外倾结构面滑动的支护。如果对这样的边坡地基不进行支护, 则地基承载安全度是不够的。

上述计算结果表明, 该边坡抗滑稳定性满足要求而边坡地基抗滑稳定性不满足要求。由此可见, 边坡稳定性满足要求并不意味着边坡地基承载力满足要求。

当对该边坡地基进行防止沿外倾结构面滑动的支护时, 需要计算作用在支护结构上的岩石荷载。按土压力理论计算时, 若从偏保守考虑将坡顶建筑基础底面压力视为均布连续荷载, 则主动岩石压力可按下式计算:

式中:q为坡顶均布荷载;α为坡面倾角;β为坡顶倾角;δ为岩石与挡墙背的摩擦角 (°) , 取 (0.33~0.50) φ。

又从偏保守考虑取δ=0, 由此式算得该边坡岩石压力为-154.09k N/m, 为负值, 乘以增大系数后的结果仍为负值 (且是绝对值更大的负值) 。据此结果, 将得出该边坡地基无需支护的结论。由此可见, 边坡支护结构岩土荷载取按土压力理论计算出的主动岩土压力与增大系数乘积的做法是不可行的。

采用本文提出的边坡地基支护结构岩土荷载计算方法时, 若拟对该边坡进行抗滑桩支挡, 则边坡地基包含抗力 (抗滑桩所承担荷载的反力) 在内的抗滑稳定系数计算公式为:

式中:Q为抗滑桩提供的抗力。

令F's=1, 由此式得出抗滑桩所承担荷载计算式:

由此式算得该边坡抗滑桩所承担荷载为20.44k N/m, 若抗滑桩中心距为4m, 则每桩所承担荷载为61.32k N/m。显然, 此值是刚好满足边坡地基承载安全度要求的支护结构岩石荷载。

6 结论与说明

(1) 目前的边坡地基稳定性计算未与地基承载安全系数联系起来, 实际上还是边坡稳定性计算, 不能检验支护前地基承载安全系数是否获得满足。边坡支护结构岩土荷载取按土压力理论计算出的某类岩土压力或其与修正系数乘积的做法也没有与地基承载安全系数联系起来, 不能保证支护后地基承载安全系数获得满足, 也不能保证没有支护过度。当稳定系数等于1或大于1而小于安全系数时, 因主动岩土压力为0或为负值, 乘以增大系数不起任何作用。

(2) 本文提出的与边坡地基承载力验算等效的边坡稳定性计算以及刚好满足地基承载力要求的边坡地基支护结构岩土荷载计算方法包括了边坡地基竖向承载、水平承载和斜向承载等情形。

(3) 本文提出的与边坡地基承载力验算等效的边坡地基稳定性计算方法能检验地基承载安全系数是否获得满足;本文提出的刚好满足地基承载力要求的边坡地基支护结构岩土荷载计算方法, 其实质是将边坡地基支护结构上的岩土荷载取值视为与边坡地基承载力验算等效的边坡地基稳定性计算的反问题, 因而能避免支护不足与支护过度。

(4) 当坡上有建筑物时, 应同时进行边坡稳定性计算和与边坡地基承载力验算等效的边坡地基稳定性计算。当边坡稳定性不满足要求时, 应进行边坡支护, 设计时应计算边坡支护结构岩土荷载;当边坡地基承载力不满足要求时, 应进行边坡地基支护 (即从地基角度对边坡进行支护) , 设计时应计算边坡地基支护结构岩土荷载;当边坡稳定性和边坡地基承载力均不满足要求时, 对边坡进行支护时应分别计算边坡支护结构荷载和边坡地基支护结构荷载, 使边坡稳定性和边坡地基承载力均满足要求。

(5) 本文仅讨论防止边坡地基失稳问题, 未涉及控制边坡地基变形问题。边坡地基支护结构应同时满足防止边坡地基失稳和控制边坡地基变形的要求。

参考文献

[1]中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范 (GB50007-2011) [S].北京:中国建筑工业出版社, 2012.

[2]中华人民共和国国家标准.建筑边坡工程技术规范 (GB50330-2002) [S].北京:中国建筑工业出版社, 2002.

[3]方玉树.边坡支护结构荷载取值问题研究[J].工程地质学报, 2008, (2) :190~195.

[4]钱家欢等.土工原理与计算 (第二版) [M].北京:中国水利水电出版社, 1996.

[5]方玉树.滑坡支挡结构荷载取值问题研究[J].工程地质学报, 2007, (2) :200~204.

[6]方玉树.滑坡与边坡治理工程加固的两个计算问题[J].工程勘察, 2011, (12) :11~16.

[7]中华人民共和国国家标准.建筑边坡工程鉴定与加固技术规范 (GB 50843-2013) [S].北京:中国建筑工业出版社, 2013.

地基支护 篇8

晋丰二期造气循环水工程位于厂区中部主马路东侧,东邻一期造气沉淀池,西邻一期管架,北侧为一期气柜,南侧为备件库,工程包括北沉淀池、南沉淀池、水池、泵房和冷却塔;北沉淀池基坑拟挖9 m,在二期造气沉淀池基坑开挖前未进行有效的支护,直接开挖,致使在基坑开挖至7 m深时发生严重垮塌;南沉淀池、水池、泵房和冷却塔基坑拟挖5 m;为保证基坑安全开挖和造气循环水工程的安全施工及后期正常使用,保障既有构筑物的正常使用,对造气循环水基坑支护及地基处理工程进行施工图设计。

2 地质条件

根据二期勘察报告及现场踏勘可知,拟建造气循环水工程地基坐落在一期填方区上,0 m～-8.5 m为杂填土,夹含大量石渣,-6.5 m～-8 m全部为石渣,推荐承载力标准值为50 kPa;-8.5 m～-11.8 m为回填强夯土,推荐承载力标准值为160 kPa;-11.8 m以下为风化砂岩,推荐承载力标准值为200 kPa。

3 边坡稳定性及地基承载力分析

根据现场踏勘,北沉淀池基坑由于人工切方,坡体内岩土体初始应力状态改变,在坡脚附近出现剪应力集中区,坡顶和坡面出现张应力区,坡体应力的变化直接引起边坡的变形破坏,开挖过程中振动影响,使坡面岩土体产生松动滑塌,导致无法进行进一步深挖,也影响到既有构筑物的安全;南沉淀池、水池、泵房和冷却塔基础坐落于回填区,原地基承载力及变形量不能满足要求;综上需对基坑和回填地基进行支护和处理。

4 设计依据

1)JGJ 79-2002,J 220-2002建筑地基处理技术规范;2)GBJ 86-85锚杆喷射混凝土支护技术规范;3)JBJ 120-99建筑基坑支护技术规程;4)GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范;5)CECS 22∶90土层锚杆设计与施工规程。

5 设计原则

设计原则是安全可靠,经济合理。

6 主要工程措施

1)东侧、北侧、西侧支护用旋喷桩桩径600 mm,桩距0.5 m,东坡局部采用双排桩,排距0.5 m,梅花形布置,桩体固化材料采用普通硅酸盐32.5级水泥,灌灰量要求不得小于250 kg/m,桩底坐落于稳定岩石上。2)南沉淀池、水池、泵房及冷却塔地基处理用旋喷桩桩径700 mm,桩距1.5 m,排距1.3 m,梅花形布置,桩体固化材料采用普通硅酸盐32.5级水泥,灌灰量要求不得小于260 kg/m,桩底位于稳定岩石上。3)锚杆钻孔孔径150 mm,倾角为15°～20°,东侧考虑避让一期沉淀池,倾角可取大值;钻孔采用0.5水灰比水泥浆灌注,锚杆孔兼作周围松散回填岩土体的固结灌浆孔。4)喷射混凝土面层厚度为10 cm,配合比采用水泥∶碎石∶砂子=1∶2∶2,水泥采用普通硅酸盐32.5级水泥,钢筋网采用ϕ6.5 mm,钢筋按200 mm×200 mm绑扎制作,挂1层网,坡顶做0.5 m护顶,网片在坡顶上翻0.5 m,顶部以通长Φ12 mm螺纹钢做主筋并用1 m间距0.5 m长的短土钉固定;锚杆垫板规格为250 mm×250 mm×8 mm,锚杆加强筋为双向Φ12 mm螺纹钢,横向为通筋,纵向长0.5 m。

7 施工顺序

东坡旋喷桩→西坡锚喷→北坡旋喷桩→东坡锚喷→南沉淀池旋喷桩→水池旋喷桩→泵房旋喷桩→冷却塔旋喷桩,现场在保证基坑边坡稳定的情况下根据施工总体安排进行支护施工及桩基施工。1)边坡锚固工程施工原则要求按照锚孔钻造、锚杆制安、锚孔灌浆、网片制安、喷射混凝土和锚杆张拉锁定等工序依次进行,各工序在保证主要施工顺序和工艺要求条件下,可以统筹安排,以加快施工进度。2)旋喷桩主要施工工序为机具就位、贯入喷射管、喷射注浆、拔管和冲洗。

8 施工要求

8.1 总体要求

1)基坑开挖应在上部支护工程达到强度要求后方可进行,并应分层分段开挖,每次开挖深度不得大于4 m,以防支护工程强度未达标准强度前或在零星施工中遭到破坏不便于下一循环施工。2)施工中加强工地巡视,备有应急措施,确保施工安全。3)各项工程必须严格按设计要求施工,遵循相应规范,确保施工质量。

8.2 旋喷桩施工

1)施工前应根据现场环境和地下埋设物的位置情况,复核设计孔位,偏差不得超过±5 cm。2)技术参数:旋喷压力:20 MPa～24 MPa;旋转速度:20 r/min～22 r/min;提升速度:20 cm/min～30 cm/min;浆液水灰比1∶1。施工时可根据现场情况适当调整工艺参数。3)旋喷桩施工时必须采用间隔跳打的方式施工。4)当喷射管贯入土中,喷嘴达到设计标高时,即可按旋喷工艺要求提升喷射管,旋转喷射成桩。5)喷射管分段提升的搭接长度不得小于100 mm。6)在高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降、上升或冒浆异常时,应查明原因并及时采取措施。7)旋喷过程中做到“不返浆不提升”,保证将回填土石方固结密实。8)承载桩在成桩后必须进行桩头回灌。

8.3 预应力锚杆施工

1)锚杆孔位测放应准确,偏差不得超过±5 cm。2)成孔采用干钻施作,严禁用水钻进,以防锚杆施工导致边坡工程地质条件恶化。3)自由段抹涂黄油,套聚乙烯管,且端部绑扎。4)锚杆孔设计孔径150 mm,钻孔完成后必须用高压风(风压大于0.4 MPa)进行清孔,以免降低水泥砂浆与孔壁的粘结强度。5)锚杆用Φ25 mm螺纹钢焊接而成,钢筋必须由正规厂家生产,符合规范要求。6)锚杆注浆采用从孔底到孔口返浆式注浆,注浆压力0.3 MPa～0.5 MPa,在浆液未完全固化前不得拉拔和移动锚杆。7)锚杆锁定拉力为50 kN。

8.4 锚杆施工

1)锚杆孔位测放应准确,偏差不得超过±5 cm。当成孔过程中遇有障碍需调整孔位时,不得损害支护原定的安全程度。2)成孔采用干钻施作,严禁用水钻进,以防锚杆施工导致边坡工程地质条件恶化。3)锚杆成孔孔径150 mm,钻孔完成后必须用高压风进行清孔,以免降低水泥砂浆与孔壁的粘结强度。4)锚杆用Φ25 mm螺纹钢焊接而成,钢筋必须由正规厂家生产,符合规范要求。5)锚杆注浆应采用从孔底到孔口返浆式注浆,注浆压力0.3 MPa～0.5 MPa,在浆液未完全固化前不得移动锚杆。

8.5 挂网喷浆施工

1)在喷射混凝土前,面层内的钢筋应牢牢固定在边壁上,并符合规定的保护层厚度要求。钢筋网片可用插入土中的锚杆固定,在混凝土喷射下应不出现振动。2)喷射混凝土时,射距宜在0.8 m～1.5 m的范围内,并从底部逐渐向上部喷射。射流方向应垂直指向喷射面,但在钢筋部位,应先喷填钢筋前方,防止在钢筋背面出现空隙。3)水压应高于风压100 kPa～150 kPa,喷射手应根据喷射效果及时调整水灰比,喷射混凝土的粗骨料最大粒径不宜大于12 mm,喷射混凝土水灰比一般为0.35～0.45。4)喷射机的工作压力,随管路长度不同而不同,当管路长20 m时,压力控制在150 kPa左右,以后管路每增加1 m,压力相应增加20 kPa～30 kPa。5)喷射混凝土厚度要均匀,勿使钢筋网及锚杆或锚杆头外露。6)喷射混凝土完成后应至少养护7 d,可根据当地环境条件,采取连续喷水、织物覆盖浇水或喷涂养护剂等养护方法。

9 其他

1)本设计方案是建立在现场踏勘和二期勘察报告的基础上,由于地质情况的复杂和资料的局限,因而病害治理设计应是动态设计,在施工过程中视情况实施动态设计是必须的。2)本工程为二期工程,在施工过程中难免受既有建筑物的影响,如遇此类情况可在保证边坡安全性的前提下作适当的调整。

参考文献