兆丰、汇锦中油大大厦复合土钉墙支护.doc

郑东新区兆丰中油大厦复合土钉墙支护 杨贵永（河南省建筑科学研究院有限公司）赵国正（郑州市东安建筑工程有限公司）一、工程概况 郑东新区兆丰中油大厦位于郑州市东部郑东新区，CBD商务外环与众意西路的交叉口东南角。建筑物地面以上为30层，高度120m，地下3层，基坑深度分别为-12.7m、-14.1m，基坑为矩形155.0m56.0m。北侧距众意西路边缘处约10m，距用地红线5m；西侧距外环路边缘处约10m，距用地红线5m。基坑边缘北侧、西侧距DN600H=2.0-2.4m给水管道16m，距XJ01H=1.3m通信电缆11.0m，距WD500H=3m-3.3m污水管道10.5m。基坑平面图二、场地工程地质及水文地质条件1、工程地质条件第（1）层，杂填土，主要成分为碎砖块、石块、废弃桩头等建筑垃圾，夹杂少量素填土。层底埋深1.003.70m，平均埋深2.08m。第（2）层：粉土，褐黄色，湿，中密，干强度低，韧性低，见灰色斑点。层底埋深3.905.00m，平均埋深4.36m，层厚1.003.00m，平均厚度2.27m。第（3）层：粉质粘土，浅灰色褐黄色，软塑，切面稍有光滑，干强度中等，韧性中等，含少量蜗牛壳碎片。层底埋深5.506.80m，平均埋深6.34m，层厚1.302.70m，平均厚度1.98m。第（4）层：粉土，浅灰色褐黄色，湿，中密，干强度低，摇振反应迅速，韧性低，有砂感，含少量铁质斑点，偶见蜗牛壳碎片。层底埋深8.609.50m，平均埋深9.26m，层厚2.503.50m，平均厚度2.92m。第（5）层，粉质粘土夹粉土，粉质粘土，灰黄色，软塑可塑，切面稍有光滑，干强度中等，韧性中等，偶见蜗牛壳碎片：夹褐黄色粉土，湿，中密，干强度低，摇振反应迅速，韧性低。层底埋深10.1011.30m，平均埋深10.79m，层厚1.302.00m，平均厚度1.54m。第（6）层：粉质粘土，灰褐色灰黑色，软塑可塑，干强度高，切面光滑，韧性中等，土中含蜗牛壳碎片、腐植质，含有机质。层底埋深11.6012.50m，平均埋深12.12m，层厚0.802.20m，平均厚度1.33m。第（7）层：粉土，灰色，湿，中密密实，干强度低，摇振反应迅速，韧性低。偶见白色钙质斑点。层底埋深13.9014.810m，平均埋深14.39m，层厚1.502.70m，平均厚度2.27m。第（8）层：粉质粘土，灰褐色，软塑可塑，干强度中等，韧性中等，切面稍有光滑，土中含有少量蜗牛壳碎片，见青灰色条纹及灰绿色斑点浸染。层底埋深15.1016.30m，平均埋深15.68m，层厚0.901.80m，平均厚度1.29m。第（9）层：粉土，浅灰色灰白色，湿，中密密帝，干强度低，摇振反应迅速，韧性低，砂感较强，局部为粉砂。层底埋深17.0019.20m，平均埋深17.71m，层厚1.203.30m，平均厚度2.03m。2、水文地质条件根据勘探揭露，场地内地下水属潜水。勘察野外施工期间场地地下水位为9.0-11.0m，地下水受大气降水补给。上部潜水综合渗透系数0.5m/d。下部承压水综合渗透系数8.0m/d。三、复合土钉墙支护结构设计1、复合土钉墙支护结构设计思路 复合土钉墙就是将土钉墙与其他支护型式或施工措施联合应用，满足某种特殊的工程需要，如限制基坑内外的土体变形，阻止边坡土体内水的渗出，解决开挖面的自立性或阻止基坑地面隆起等。结合本工程的实际情况本次支护采用土钉+深层搅拌桩+锚杆的复合支护结构体系。水泥土桩墙作为隔水帷幕和临时挡墙，阻止开挖后土体渗水，保证开挖面土体局部的自立性，减少基坑底部隆起；在基坑中部设置预应力锚杆可以控制土钉墙产生过大位移。2、土层信息参数 3、复合土钉墙支护结构设计土钉抗拉承载力计算：Ti=6Ka2.8(H-0.8h)/L0.5r hiSxSy土钉墙稳定性计算：A.抗滑移稳定计算KH=Ft/Eax=(W+qB)Sxtg/Tuj B.抗倾覆稳定验算KQ=Mw/Mo=(W+qB)B/2Sx /TujH/3C.内部整体稳定性计算预应力锚杆抗拉承载力计算：中部的预应力锚杆总的抗拔力按满足H/2（H为基坑深度）以上全部荷载的80%设计。L锚长L土钉长L土钉长/3。四、支护结构参数1、1-1剖面 土钉长度及钢筋直径(自上而下) 第一排：L=9m 20(距地面1.4m)第二排：L=10m 20第三排：L=10m 20150预应力锚杆1：L=16m 222（锚杆设计轴向拉力200KN）第四排：L=10m 20第五排：L=15m 222（150预应力锚杆2，锚杆设计轴向拉力180KN）第六排：L=9m 20第七排：L=9m 20第八排：L=9m 202、2-2剖面土钉长度及钢筋直径(自上而下) 第一排：L=9m 20(距地面1.4m)第二排：L=10m 20第三排：L=10m 20第四排：L=10m 20150预应力锚杆1：L=16m 222（锚杆设计轴向拉力180KN）第五排：L=10m 20第六排：L=9m 20第七排：L=9m 20第八排：L=9m 203、3-3剖面土钉长度及钢筋直径(自上而下)第一排：L=9m 20(距地面1.4m)第二排：L=10m 20第三排：L=10m 20150预应力锚杆1：L=16m 222（锚杆设计轴向拉力200KN）第四排：L=12m 20第五排：L=15m 222（150预应力锚杆2，锚杆设计轴向拉力180KN）第六排：L=11m 20第七排：L=12m 222（150预应力锚杆3，锚杆设计轴向拉力150KN）第八排：L=9m 20第九排：L=9m 20 4、深层搅拌桩设计参数：A、综合考虑确定深层搅拌桩桩长为9.50（11.50）m，桩顶标高为-6.0m能够形成较完整的加固体系。B、桩间距350mm，相邻两根桩搭接长度为150mm，双排深搅桩之间搭接长度为100mm。C、浆液按桩长每根桩拌制一罐，严格计量，水泥用量60kg/m，水灰比0.81.0。5、注浆及面板设计32.5Mpa普通硅酸盐水泥，中砂 ，粒径5-10mm碎石。注浆：水灰比 0.5喷射砼配合比： 1：2：2面板：设计强度C20, 厚度100mm。配筋：分布筋6250250，加强筋1215001400 五、施工工艺要点及施工要求 1、土钉墙施工工艺要点 工艺流程： 锚杆制作 修理边坡造孔钉杆安设注浆挂网锚头固定喷射砼 开挖与修坡：开挖必须同支护紧密配合，按要求严格分层开挖，开挖深度为1.5-2.0米；边坡应修理平整。 土钉制作与施工：土钉制作按照设计规定的各排钉杆的长度、直径，将加工合格的钉杆置于孔的中心位置。每隔2.0m焊接一个对中支架，钉杆长度偏差30mm。注浆必须饱满，锚杆头应与加强筋焊接牢固。凿土钉孔：采用洛阳铲人工凿孔，按设计的孔位布置，如遇障碍物可以偏移孔位。正常情况施工应符合以下规定：孔深允许偏差：50mm 孔径允许偏差：5mm孔位允许偏差：100mm 成孔倾角偏差：5挂网：1）采用6圆钢按网格250250mm制作，允许偏差10mm。2）网筋的竖向搭接长度为300mm，水平搭接长度200mm，铅丝绑扎隔一个格绑一道，网筋搭接处绑2道扎丝。3）铺设钢筋网前，先调直钢筋。4）边壁上的钢筋网宜延伸至地表面，其长度不小于0.5m。加强筋焊接：采用12圆钢，加强筋必需与土钉主筋焊牢，外焊挡块，加强筋搭接要有一定的焊接长度，达到10d；喷射砼施工：喷射砼层厚度为100mm，在工作面情况不好时可进行初喷。水灰比: 0.5 配合比: 水泥:砂:石子=1:2:2 在施工中应掌握喷射角度，喷枪水量及供风压力，减少回弹量及砼流淌现象。2、预应力锚杆施工工艺 工艺流程 定位成孔预应力锚杆制作与安放注浆连梁安装张拉与锁定定位 成孔前根据设计要求和土层条件定出孔位,作出标记。成孔 采用洛阳铲人工成孔。预应力锚杆的制作与安放 制作的锚杆应平直、除油、除锈，自由段用塑料布包裹或涂抹黄油，安放时应确保杆体满足设计要求。注浆 注浆采用二次高压注浆工艺，水灰比0.6的纯水泥浆，注浆液应搅拌均匀，随搅随用，注浆管头部距孔底50-100mm，注浆压力为1.5Mpa，应经常检查注浆管，发现损坏应及时处理。连梁安装 连梁采用两根16槽钢，应连成一体，保证整体发挥作用。张拉与锁定当水泥浆强度达到15Mpa时，可对锚杆进行张拉。锚杆张拉由一套专用设备进行，即油泵，穿心式千斤顶和锚具。张拉锁定荷载为设计拉力的50%，锁定后若发现明显预应力损失应进行补偿张拉。3、施工要求支护结构施工前，应仔细查明场地范围内的地下管线情况，并会同建设单位、设计单位、监理单位和管线权属部门共同研究，确保管线的安全和正常使用。施工过程必须做好坡顶地面截水、边坡体有针对性的排水和基坑内土方开挖时临时排水措施。土钉施工过程中遇到不明障碍物时，可适当调整孔位和倾角，并报建设、设计单位备案，土钉长度不够时，经设计单位认可，调整间距，确保支护设计强度。基坑堆载不得超过设计允许超载，且应距开挖边线3m 以上。土方开挖时机械设备不得碰撞已喷好的支护面及钉头。六、基坑位移监测1、本基坑距周边建筑物在两倍基坑开挖深度以外，距道路也在将近两倍基坑开挖深度以外，因此基坑开挖对建筑物和道路管线不会产生影响。监测工作主要为基坑侧壁的水平位移。2、基坑监测是实现动态设计、信息化施工的重要环节，同时也是发现基坑事故征兆的最直接手段，基坑施工过程中，要加强监测及信息反馈工作。3、沿基坑周边每30米设置一个水平位移观测点进行坡顶水平位移观测。监测数据要及时处理并及时通知有关单位，调整设计，保证支护结构安全，达到信息化施工的目的。4、坡顶水平位移沉降不能超过允许值，如果坡顶水平位移和沉降累计超过60或水平位移速率大于5d时，应及时通知相关人员采取防范措施。七、支护效果及经济技术指标根据监测单位的观测资料，基坑至施工完毕，并且经历了连续降雨检验，支护