二次注浆复合土钉墙在超深基坑支护中的应用.pdfVIP

2 0 1 2年第 3 9 卷第 1 1 期 探矿工程( 岩土钻掘工程) 5 1 二次注浆复合土钉墙在超深基坑支护中的应用 赵慎中， 宋硅， 江建华 ( 江西省地质工程( 集团) 公司， 江西 南昌3 3 0 0 2 9 ) 摘要： 结合无锡地区典型的软土深基坑土钉墙支护工程实例， 简要介绍了超深基坑 中二次注浆复合土钉支护技 术的应用及施工控制 ； 并通过具体试验及监测结果， 就二次注浆土钉的承载力情况及二次注浆土钉墙施工过程中 支护结构的沉降、 水平位移情况进行了分析总结 ， 对其经济性进行了分析评价。 关键词： 二次注浆； 复合土钉墙 ； 基坑支护； 超深基坑 中图分类号： T U 4 7 3 2 文献标识码 ： B 文章编号： 1 6 7 2 7 4 2 8 ( 2 0 1 2 ) 1 1 0 0 5 1 0 3 Ap p l ica t io n o f S e co n d a r y Gr o u t in g Co m p o s it e S o il Na il in g W a in De e p Fo u n d a t io n P it Br a cin g Z HAO S h e n z h o n g S O N G G u i， J I A N G J ia n h u a( J i a n g x i G e o e n g i n e e r i n g( G r o u p )C o r p o r a t io n ，N a n ch a n g J i a n g x i 3 3 0 0 2 9， C h in a ) A b s t r a ct ： B a s e d o n t h e t y p ica l d e e p f o u n d a t i o n p i t b r a cin g p r o j e e t in s o ft s o i l in Wu x i， t h e a p p l ica t i o n o f s e co n d a r y g r o u t in g s o il n a il e d w a l l f o r d e e p f o u n d a t io n p it b r a cin g a n d co n s t r u ct io n co n t r o l we r e in t r o d u ce d T h e b e a r in g ca p a cit y o f s e c o n d a r y g r o u t in g s o il n a il a n d s e t t l e me n t& d is p l a ce me n t o f b r a cin g s t r u ct u r e d u r in g co n s t r u ct io n w e r e s u mme d u p t o a n a l y z e a n d e v a l u a t e t h e e co n o mic w it h t h e s p e cia l e x p e r ime n t s a n d mo n it o r in g r e s u l t s I t s h o ws t h a t t h e s e co n d a ry g r o u t in g s o il n a il e d wa l l is a n e co n o mica l ， f a s t a n d s a f e b r a cin g me t h o d wh ich ca n g r e a t l y in cr e a s e t h e b e a r in g ca p a cit y a n d h a s n o u n f a v o r a b l e in fl u e n ce s o n t h e b r a cin g s t ruct u r e s Ke y wo r d s ：s e co n d a r y g r o u t in g ；co mp o s it e s o il n a il e d wa l l ；f o u n d a t io n p it b r a cin g；u l t r a d e e p f o u n d a t io n p it 复合土钉墙因其造价低、 施工便捷、 便于在施工 过程中调整设计等突出优点 ， 在软土浅基坑 ( H7 m) 工程得到 了广泛应用。但是 由于软 土的高含水 量、 高孔隙比、 高压缩性和低承载力的特点， 造成传 统 的土钉承载力较低 ， 基坑围护存在很大的风险性 ， 鲜见在超深 ( 1 5 m) 基坑工程 中的应用。通过用 一 定的技术措施改善土钉墙承载力， 从而安全应用 于深基坑支护工程施工 ， 既可 以大幅度的节约工程 成本， 降低工程造价， 又能缩短工程工期。 土钉是靠注入的水泥浆液固化后与土体以及钉 体之间的摩擦力作用于土体， 潜在滑裂面前的土体 在土钉拉结作用下形成整体， 通过土钉末端加筋区 域土体 的侧压力 ， 阻止整体的侧向位移 ， 保证整体稳 定性。二次注浆土钉是在一次注浆初凝后 ， 通过 预 留的注浆管 ， 利用压力压入水泥浆液 ， 加大水泥浆液 固化体与土体以及钉体之间的摩擦力， 达到提高土 钉承载力的效果。本文结合工程实例， 就二次注浆 土钉的施工 、 施工中对周边土体的影响以及其经济 性进行分析 比较 。 1 工程背景 1 1 工程简况 无锡市某 5 8层商业大厦， 建筑物高度 2 0 8 8 m 。其基坑呈缺角矩形， 东西长约 1 1 5 m， 南北宽约 1 3 0 m， 基坑 占地面积约为 1 2 0 0 0 n l ， 主楼基坑开挖 深度 1 6 9 I 1 3 ， 是 目前无锡市第一深基坑。 1 2 工程地质条件 基坑开挖范围内土层性能参数见表 1 。 表 1 基坑开挖 范围内土层性能参数 毒 霉 名 称 厚 旦 ： 堡 堡 水 平 基 床 重 度 渗 透 系 数 度c (D (k N (M N ( 10 一 C tll s- i ) m k P a ( 。 ) i n一 ) m一 。 ) K K h 1 3 基坑支护方案选择 根据工程地质条件 ， 初步设计为 3套方案 比较 选择 。 方案一 ： 采用 0 9 0 0 mm钻孔灌注桩方案， 三轴 0 8 5 0 IT l m水泥搅 拌桩止水 ， 3道钢筋 混凝土支 撑。 此方案为常规做法 ， 造价高 ， 浅部施工周期短 ， 但下 部 2道支撑土方施工周期长。 方案二： 7 2 m以浅采用普通复合土钉， 深部采 用 0 9 0 0 m m钻孔灌 注桩方案 ， 三轴 0 8 5 0 mm水泥 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 6 0 7 作者简介 ： 赵慎 中( 1 9 5 3一) ， 男 ( 汉族 ) ， 上海人 ， 江西省地质工程 ( 集 团) 公司高级工程师 ， 岩土工程专业 ， 从事 岩土工程工作 ， 上 海市武威路 8 8弄 2 0号 6楼 ( 2 0 0 3 3 1 ) 。 5 2 探矿工程 ( 岩土钻掘工程) 2 0 1 2年第 3 9卷第 1 1 期 搅拌桩止水 ， 2道钢筋混凝土支撑。此方 案造 价较 低 ， 浅部土钉施工周期长 ， 但下部 2道支撑土方施工 周期短 ； 土钉将借用控制红线外空间。 方案三 ： 7 2 m以浅采用二次注浆复合土钉墙 ， 深部采用 0 9 0 0 mm钻孔灌注桩方案 ， 三轴 0 8 5 0 mm 水泥搅拌桩止水 ， 1道钢 筋混凝土支撑 。此方案造 价低 ， 由于只有 1道钢筋混凝土支撑 ， 大大减少了工 期和造价。 综合考虑土钉出控制红线的成本 、 施工工期和 工程造价 ， 推荐采用方案三 。 2 基坑支护方案 经方案对 比分 析 ， 通过设计计 算 ， 本 基坑浅层 7 2 m范围内采用二次注浆复合土钉墙 支护 ， 土钉 长度 91 5 m。深层 7 2 m 以下采用 0 9 0 0 1 1 0 0 m m钻孔灌注桩排桩形式作为围护墙 ， 1道钢筋混凝 土支撑。详情见 图 1 。 一 L _ 图 1 复合土钉墙设计示意图 基坑 5 IT I 以深采用 0 8 5 0 1T l l i l三轴水泥土搅拌 桩作为止水帷幕。 3 二次注浆复合土钉墙应用 3 1 土钉墙施工工艺流程 定位放线一成孔一锚杆制作安装一编钢筋网片 一焊接加强筋一 配制砼一砼及浆体养护一喷射面层 砼一配置注浆浆液一一次注浆一二次注浆一开挖下 一 层一循环上述施工至设计底标高。 3 2 定位放线 按设计 图纸 由测量人员确定 每个 土钉 的位置 后 ， 打入 0 8 mm X 3 0 0 1 T im钢筋做标记 ， 以便在成孔 时准确定位 ， 定位允许误差为 1 0 0 mm。 3 3 土钉制作 土钉材料采用 0 2 0 mm钢筋加 0 2 1 3 l n m焊管 制作 ， 钢筋每隔 2 H I 设置一道定位支架 ， 定位支架采 用 6 5 mm钢筋制作 ， 每道设置 3个均匀分布在锚 杆四周。0 2 1 3 m m焊管兼作二次注浆管使用， 沿 焊管 圆周开设注浆孔 ， 孔径 51 0 m m， 梅花型布置 ， 孔距为 3 5 0 m m， 在焊管头部 6 m范 围内设注浆孔 ， 采用橡胶圈单 向阀， 并与钢筋安装牢固。 3 4 土钉安装 土钉安装 时 ， 先采用 回转钻机成孔 ， 成孔 直径 1 2 0 m il l ， 成孔倾角 1 2 。 ， 成孔深度不小于设计深度。 成孔后采用空压机高压气体进行清孔， 将孔内泥渣 排除干净后 ， 将锚杆安放至设计深度。 3 5 扎钢筋网及焊拉接筋 采用 6 5 2 0 0 mm钢筋双 向编扎钢筋 网， 土 钉头部用 2 0 1 2 m m螺 纹钢筋井 字压在钢筋 网上。 土钉与井字短钢筋 、 井字短钢筋 与钢筋 网之间均焊 接连接。网格允许误差 - I- 1 0 mm， 钢筋 网铺设 时每 边的搭接长度不小于一个 网格长度或 2 0 0 m m。 如地下水较丰富时 ， 可在喷射混凝土坡面上安 装 P V C管( 毛竹亦 可) 泄水 ， 长 2 5 0 m m左右 ， 上下 左右间距 2 m分布， 向下倾角约 3 O 。 ， 并用软胶管联 接集中排水， 以减小地下水对混凝土面层的压力。 3 6 一次注浆 注浆时将注浆管插入孔底 ， 边注浆边拨注浆管 直至注满， 孑 L 口采用止浆塞 ( 水 泥袋纸) 封堵 ， 防止 浆液外流， 注浆压力控制在 0 4 0 8 MP a之间。 3 7 二次注浆 待一次注浆初凝后( 约 4 5 ra i n ) ， 采用焊管进行 二次注浆， 二次注浆压力原则上不小于 1 5 M P a ， 实 际操作时以地面无隆起来控制。 4 施工实测效果分析 为检验二次注浆施工效果 ， 采用土钉拉拔试验 对土钉的抗拔力进行了测试 。 相 同条件下 ， 在同一断面 自上往下 ， 不同层面中 分别采用一次注浆 和二次注浆打设 2组土钉 ， 养护 7天后对土钉进行拉拔试验， 试验方法如图 2 。上海 市 民防地基勘查院测试的土钉拉拔试验结果与设计 计算对 比如表 2 。 试验结果表明， 同等土层条件下 ， 二次注浆土钉 图 2土钉抗 拔力测试方法 2 0 1 2年第 3 9卷第 1 1期 探矿工程 ( 岩土钻掘工程) 5 3 表 2土钉参数及拉拔试验结 果统计表 土钉 土层 深度 长度 倾角 直径设计承 抗拔力试验结果 k N m ( 。 ) m m 载力 k N 一次注浆二次注浆 9 l 2 l 5 O 2 8 5 5 1 2 3 1 2 1 2 1 5 0 5 5 7 3 1 3 5 1 5 1 2 1 5 0 7 5 9 O 1 6 7 1 5 1 2 1 5 O 9 4 9 5 1 7 3 抗拔力 明显高于一次注浆土钉抗拔力 ； 不同土层中， 土体力学指标越高， 二次注浆对土钉抗拔力的提高 程度越 明显。 5 土钉施工对基坑周边土体的影响 考虑 到二次注浆压力远大于一次土钉注浆压 力 ， 为防止二次注浆对基坑安全造成不利影响 ， 在土 钉墙施工中， 为反映土钉周 围土体的变形位移 ， 我们 选取基坑最大位移点 ， 即基坑 长边 中点位置进行位 移监测。分别在基坑 3条长边的中点断面上不同深 度土钉注浆后 2 4、 4 8 、 7 2 h时对土钉竖直上方的土 体进行了水平位移与沉降位移的监测， 上海市民防 地基勘查 院所测的监测结果见表 3 。 表 3 二次注浆土钉 施工对 竖直上方 土体位移影 响监测结果 1 1 0 +1 +l 0 +2 1 +1 2 2 2 +1 O 一1 。一 2 2 2 0 +1 0 +1 0 0 1 一l +1 1 0 0 水平 3 3 4 +2 1 0 +l O 一1 O 一1 +1 0 0 +1 4 4 6 一 l +1 +1 +1 +1 0 O +1 0 + l l 0 注： 沉降位移正值代表抬升， 负值代表沉降； 水平位移正值代表向基坑内位移， 负值代表向基坑外位移。 沉降位移监测数据显示 ， 二次注浆后 ， 土体出现 微小的隆起 ， 在 4 8 7 2 h之间呈恢复原状趋势 ， 7 2 h 后基本恢复原状 。由此判断 ， 土体的抬升 可以视为 在瞬时压力作用下出现弹性变形， 待压力释放后， 土 体恢复原状， 对土体变形无不利影响。 水平位移监测数据显示 ， 土钉施工过程 中， 土体 没用明显有规律的位移趋势 ， 考虑监测数据 的误差 ， 认为土钉注浆施工对土体水平位移没有明显影响。 6 经济效果分析 将初步设计 的 3套方案经济性进行对 比， 方案 一 成本最高 ， 最不经济。再将方案二与方 案三进行 对 比如下。 根据施工工艺 ， 二次注浆土钉 比普通土钉增加 二次注浆管和二次注浆量， 其施工成本增加约占 3 0 ， 根据市场价格， 土钉墙的综合单价约为 4 2 0 元 m ， 本 基坑 周长 4 2 2 m， 土钉 墙面 积约 为 3 2 0 0 m ， 二 次注浆 复合 土钉增加 费用 为： 4 2 03 2 0 0 3 0 = 4 0 3 2 0 0元 。本基坑面积为 1 2 0 0 0 m ， 按照一 般设计 ， 钢筋混凝土支撑工程量 1 5 0 0 m ， 根据市 场价格， 钢筋混凝土支撑综合单价约为 1 2 0 0 U v_ m ， 增 加一 道支 撑 的 费用 ： 1