加筋水泥土桩锚支护技术在基坑支护中的应用

加筋水泥土桩锚支护技术在基坑支护中的应用 XXX 中铁建设集团有限公司 摘要 加筋水泥土桩锚支护技术 LXK 工法 具有钻孔 注浆 搅拌和加筋一次完成的特点 集 旋喷及搅拌桩于一体 施工灵活性大 可成较大直径钻孔 适应各种复杂场地 是一种具有较广适 用性的土体支护与加固技术 LXK 工法和传统工法施作的支护结构灵活组合形成的钻孔桩 止水帷 幕 加筋水泥土桩锚支护结构有效地解决了施工难题 加筋水泥土桩锚施工过程中 锚体张拉锁定 等工序 地下水情况以及环境振动因素对桩锚支护质量和安全有着重要影响 关键词 加筋水泥土桩锚支护 LXK 工法 基坑支护 0 前言 随着社会发展和城市建筑用地的紧张 为充分利用地下空间 基坑工程随之向更深更大发展的 趋势越来越明显 加之近年来基坑安全事故频发 因此基坑支护安全性越来越受到重视 笔者结合 基坑工程案例 剖析加筋水泥土桩锚支护技术 LXK 工法 在复杂工况下的应用 分析工程中事故 的发生原因及解决措施 总结了基坑支护施工过程中应注意的问题 希望对类似工程有一定参考作 用 1 工程概况 案例为一地下车库基坑支护工程 场地位于津市东丽区 属滨海冲积平原 海陆交互相沉积地 层 根据详勘报告揭示 场地淤泥质粘土层分布较广且最厚处约有 7m 基坑设计采用悬臂桩 止水 帷幕的支护方法 后由于现场条件如基坑局部外边缘需填土筑路 基坑周边动 静荷载分布以及基 坑设计深度 基坑最深处变为 5 6m 等初始条件均发生了变化 加之悬臂桩和止水帷幕施工均接 近尾声的情况下 做了设计变更 即在原有支护设计基础上增加了加筋水泥土桩锚 并重新进行了 计算 加筋水泥土桩锚和支护桩及止水帷幕组合成了一种特有的支护形式 有效地解决了施工难题 2 工程设计及原理分析 2 1 工程设计 由于场地淤泥质土层较厚及工期较紧等多种特殊原因 设计变更后的方案采用高压旋喷加筋水 泥土桩锚结合悬臂桩及止水帷幕的支护形式 悬臂桩为钢筋混凝土灌注桩 桩长 9m 桩径 600mm 桩间距 1 6m 嵌入深度 4 1m 施工采用 潜水钻机钻机水下灌注法 冠梁尺寸 500mm 700mm 止水帷幕为水泥土搅拌桩 桩长 7 5m 桩径 700mm 桩间距 500mm 桩间咬合不小于 200mm 施工采用双轴深搅钻机成桩 高压旋喷加筋水泥土桩锚的锚固段长 10m 自 由端长 6m 水平间距 3 2m 水平夹角 25 水泥 土锚体直径 400mm 旋喷水泥浆液水灰比 0 7 泵 压力值为 10 18Mpa 锚筋采用 3 束 15 2 预应力 钢绞线 强度标准值为 1860Mpa 桩锚腰梁采用双 22b 型工字钢 支护剖面图如图 1 根据地勘报告提供土层参数 具体见下表 1 通过计算 整体稳定安全系数 s 1 816 1 1 抗 倾覆安全系数 ov 1 831 1 2 均符合规范及相 关设计要求 表 1 计算土层参数表 层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角 m kN m3 kN m3 kPa 度 1 杂填土 1 2018 0 10 0010 00 2 粘性土 1 6018 08 015 508 00 3 淤泥质粘土 1 8018 08 010 304 90 4 粘性土 8 0019 09 013 0020 70 2 2 加筋水泥土桩锚支护技术原理 高压旋喷加筋水泥土桩锚支护适于软弱的淤泥层和松散的砂土层 案例中工程采用由珠海智顺 岩土工程技术专利有限公司开发的一种自进式锚杆的施工方法 专利号 4 此种方法是通过专 用的机具向土体加注水泥砂浆旋喷成倾斜桩体 施放锚筋 在支护的土体中形成由锚桩组合的岩土 支护结构 是 LXK 法中的一种 采用此种施工方法 锚固体直径较大 本工程加筋水泥土锚体直径 不小于 400mm 且钻孔 注浆 搅拌和加筋一次完成 大大提高了施工进度 也克服了软土层锚杆 施工成孔困难以及锚固力达不到设计要求等难题 3 事故分析及处理措施 3 1 事故描述 原采用的护坡桩和止水帷幕的支护模式是在基坑周围 5m 以内零荷载的条件下设计的 后建设 400mm 22b 25 10m 图 1 加筋水泥土桩锚组合支护形式 单位在基坑外 8m 12m 左右处修建人工湖并人工湖与基坑之间填土筑路 平面布置见图 2 填土 高度平均高约 0 75m 此时按原方案施工护坡 桩及止水帷幕已经接近尾声 此种情况下 采 用了高压旋喷加筋水泥土桩锚支护方法 此法 是在充分利用已施工完成的护坡桩和止水帷幕 的基础上 并考虑基坑支护初始条件变化后的 情况下选择的 基坑开挖至设计标高后 根据观察记录 亮槽一周后基坑位移均在控制范围之内 且未 见其他异常情况发生 但在基坑开挖过程中 人工湖在注水 人工湖与基坑间填土筑路施工 同时进行 此后主要有三个重要现象发生 其 一 基坑内侧出现沿上部填土层及少数桩锚钻孔往下渗水现象且愈演愈烈 其二 沿湖段基坑位移 在几日内急剧增加 沿湖在建路段出现裂缝 其三 局部沿路段基坑加筋水泥土桩锚之锚头位移严 重直至失效 3 2 事故分析 针对工程事故 查阅相关资料并理论结合实际对每种现象进行了客观分析如下 基坑内侧出现沿上部填土层及少数桩锚钻孔往下渗水 主要是由人工湖注水引起 经测量发现 人工湖注水后水位高于支护冠梁顶 0 5m 以上 且人工湖底防水措施漏洞较多 沿湖段基坑位移严 重 一方面是由于人工湖渗水改变基坑后侧土层含水状态 从而增加了基坑侧后土压力 其次 沿 湖填土筑路时大型机械作业一方面直接增加了荷载 另外机械作业对基坑侧后土扰动十分大 不同 频率应力波以及振幅的大小对支护桩和桩锚的影响极大 局部沿路段基坑加筋水泥土桩锚失效 经 分析 一方面加筋水泥土桩锚预应力张拉时操作是否规范直接影响其质量 另一方面 加筋水泥土 桩锚上覆土层厚度不够 沿路大重型机械行走振动对自由端及锚体均有直接作用致使锚头松动桩锚 失效 3 2 事故处理 根据以上客观分析 及时采取了对应处理及加固措施 首先 协调相关部门立即抽降了人工湖 水位至一定位置 并禁止大重型机械在沿湖路段行走和其他对基坑有较大扰动的施工作业 其次 积极组织抢险队伍按照应急预案及时对基坑侧后土坍塌处进行了堵漏引流处理 同时对加筋水泥土 桩锚失效部位有坑外卸荷或坑内回填条件的立即卸荷放坡或坑内回填 28 基坑边缘线 人工湖边缘线 地 下 车 库 基 坑 填 土 筑 路 填 土 筑 路 填 土 筑 路 人 工 湖 图 2 基坑支护局部平面图 由于实际情况的特殊性 对不具备卸荷条件的沿湖路段基坑进行了重点处理 主要是采用斜支 撑的方法 具体方法是采用 6m 长双 22b 型工字钢做支撑 支撑上端顶在冠梁与护坡桩交叉处 支 撑下端与一个三角底座连接 将力传递 至坑底 三角底座主要通过机械在坑底 垂直压入 4 根 5m 长工字钢 排列成 1 5m 1 5m 1 5m 三角形 并将其端 部焊接成一可以有效传力的整体 支撑 加固简图如图 3 由于问题发生后分析客观准确 加 之事故处理方法得当 组织抢险及时 基坑位移得到了有效控制 基坑安全得 到保证 4 结 语 工程实践表明加筋水泥土桩锚支护 技术具有较灵活的组合形式 特别是在 松软土层较厚等复杂场地条件下 加筋水泥土桩锚支护技术可以和已有传统支护结构有效组合从而 达到理想的支护效果 经过分析总结 应用加筋水泥土桩锚支护技术进行基坑支护时 必须注意以 下几点 1 加筋水泥土桩锚张拉锁定需待组合结构达到一定强度后进行 并按规范及相关工艺要求 做好每一步 以防止桩锚失效 2 环境振动严重加筋水泥土桩锚支护效果 因此控制好桩锚倾斜角度及上覆土层厚度 防 止机械等外界因素对基坑近距离扰动 可有效防止基坑事故 3 注意地下 地上水对基坑侧后土层的影响 水通过渗透可以影响加筋水泥土锚体与土层 之间的粘结力和基坑侧后土压力 从而影响支护结构安全 参考文献 1 易长平 卢文波 爆破振动对砂浆锚杆的影响研究 J 岩土力学 2006 27 8 1312 1316 2 刘福东 于泽锋 环境振动对基坑边坡扰动的影响 J 建筑工程 3 祁亮山 葛自力 张继文 马希飞 赵海生 深基坑支护工程事故原因分析与加固处理实例 J 工程 质量 2009 27 10 26 30 4 李青锋 朱川曲 段瑜 预应力锚杆支护系统动力特征的数值模拟 J 煤炭学报 2008 33 7 727 400mm 22b 25 a b 22b a 支撑剖面图 b 支撑平面图 图 3 支撑加固简图 731 5 CECS 147 2004 加筋水泥土桩锚支护技术规程 S 6 JGJ 120 99 建筑基坑支护技术