科技财富中心桩锚结合土钉墙支护技术的设计与施工

1、.科技财富中心桩锚结合土钉墙支护技术的设计与施工 陆晓红 江苏南通三建集团公司有限公司 226100 【摘要】本文介绍北京科技财富中心高层办公楼基坑施工中采用了桩锚结合土钉墙支护技术，同时采用管井引渗降水，保证了工程顺利进行。 【关键词】桩锚、土钉墙支护 注浆 锚喷 一、工程概况 北京科技财富中心位于北京市朝阳区光华路北侧，东临嘉里中心，西靠汉威大厦，是两幢25层的办公楼和四层裙房，总建筑面积36000M，劲性钢筋砼结构(SRC结构)，地下室为四层，筏板基础，基础埋深为19.8m，局部为18.3m。 该工程地貌属永定河冲积扇中下部，地形较平坦，地基土主要为砂质粉土 、粘质粉土、细-中砂及卵砾石

2、组成，具体地质情况如下： 素填土层：粉质粘土组成，含少量砖屑、灰渣，局部为杂填土1层，0.83.9m厚，。 砂质粉土层：可塑硬塑，中密密实，含少量氧化铁条纹、姜结石，局部层顶见粉质粘土1薄层，3.27.0m厚。 粘质粉土2层：可塑，中密，夹薄层砂质粉土和粉质粘土，0.65.0m厚。 细、中砂层：中密密实，含少量云母及圆砾，局部夹粉质粘土1和粉砂，1.86.5 m厚。 圆砾层：中密，粒径一般0.52.0cm，含卵石，充填中粗砂，混少量粘性土 ，夹薄层砾砂1层及中砂2层，5.17.8 m厚。 粉质粘土层：可塑硬塑，中密，含少量氧化铁条纹及姜结石，夹粘土及粘质粉土团块，3.56.0 m厚。 卵石层：

3、中密密实，粒径一般46cm，最大12 cm，充填物为中粗砂，夹有中砂1薄层，8.111.4m厚。 粘土层：可塑硬塑，中密密实，含少量氧化铁条纹及姜结石，夹薄层粉质粘土，0.54.8 m厚。 粘质粉土1层：可塑，密实，含少量氧化铁条纹、姜结石，0.92.9m厚。 2 1 卵石层：中密密实，粒径一般68cm，最大14 cm，充填中粗砂，混粘土团块，3.44.9 m厚。 粘土层：可塑硬塑，中密密实，含少量姜结石，局部底部有砂质粉土1层， 6.87.7m厚。 中砂层：密实，含少量卵、砾石，夹薄层卵石1层，4.35.1m厚。 粘土层：可塑，中密，含较多姜结石、氧化铁条纹，夹粉质粘土薄层，厚度大于5.4m

4、。 该工程场区内有3层地下水，第一层为上层滞水，水位埋深一般为4.806.50m，绝对标高32.9434.73m。第二层为潜水，静止水位埋深为17.2017.40m，水位标高21.9422.88 m。第三层为微承压水，水位标高在15.0416.44m左右。 潜水对砼无腐蚀性，在类环境类型下微承压水对砼具弱腐蚀性；在干湿交替环境下，潜水和微承压水对钢筋砼结构中和钢筋具弱腐蚀性，腐蚀介质为氯化物和硫酸盐。 二、基坑支护设计 1.设计依据 北京科技财富中心岩土工程勘察报告； 建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）； 地面超载：东侧、南侧距坑边距离2.5m不大于20Kpa；西侧距坑边距离3.0m处

5、不大于20Kpa，距坑边距离20.0m不大于25Kpa；北侧距坑边距离3.0m不大于25Kpa。施工过程中边坡整体稳定安全系数不小于1.30，抗倾覆安全系数不小于1.2。 2.设计方案 根据地质资料及现场布置，本着经济安全的原则出发，基坑采用桩锚结合土钉墙支护方案，即6.0m以上采用土钉墙支护，6.0m以下下采用桩锚支护。 2.1土钉墙支护 2.1.1土钉设计 土钉选用16级钢筋(详见附图)，土钉长度5.0m，入射角度10o，垂直间距1.4m，水平间距1.5m，成孔直径100mm，布置形式为梅花形。土钉孔内采用高压注浆，注浆材料采用水灰比为0.5的P.O.32.5水泥浆，注浆压力为0.30.4

6、Mpa。 2.1.2面层设计 喷射砼设计强度为C20，厚度100mm，钢筋网规格为6200，加强筋为16级钢筋。 2.2桩锚支护 2 注：根据地层及基坑深度设置二层锚杆，锚杆立面布置见附图。 2.3基坑降水 根据勘察报告提供的场地地下水情况，采用管井引渗降水。降水井参数如下： 井径为600mm，井深30.0m，间距12m，井数35眼，滤管为400mm无砂砼管，砾料 为58mm粒径碎石。具体井位布置见基坑降水平面布置图。 三、施工准备： 1.根据现场情况，按机械作业要求平整场地，并做到“三通一平”； 3 2.做好场布工作，按设计要求放槽边线； 3.根据施工方案采购施工原材料及机械设备进场，预先做

7、好原材料复试工作并向监理报验； 4.请设计人员就技术关键问题、施工细节问题进行技术交底； 5.检查项目人员及特种作业人员上岗证，保证持证上岗； 6.做好施工前的安全交底； 7.准备各种施工用表，做好收集、整理、归档准备。 四、基坑支护施工工艺： 1.土钉墙施工工艺 1.1施工工艺流程 制作拉杆 现场整理挖槽修坡成孔安置拉杆注浆安置网片、焊接拉杆及加强筋喷砼面层面层养护进行下一道工序 1.2各工序施工方法 修坡采用人工修坡，坡度由测量人员严格控制；土钉成孔采用螺旋钻机成孔；土钉钢筋加工采用电焊；注浆液采用搅拌机搅拌；注浆方法采用孔底压浆灌注；面层钢筋网采用坡面绑扎与点焊相结合；喷射砼采用干式锚喷

8、机喷射，人工拌料，随用随拌。 1.3土钉墙施工技术要点 1.3.1开挖过程中严格按设计控制坡度，交替进行，及时修坡，保证坡面平整度，坡面不平整度不大于士2Omm。 1.3.2土方开挖必须与土钉墙施工密切配合，土钉墙施工时必须分段分层进行土方开挖，每段长度152Om，每层挖土深度与土钉垂直间距相匹配，保证每层土方开挖的超挖量不超过 5OOmm，一则便于土钉施工，二则避免超挖造成边坡塌方。 1.3.3坡面经检查合格，确定土钉孔位后用螺旋钻机成孔，孔位误差不大于IOOmm，如遇特殊情况需要移孔位，应由现场技术负责人审定；检查孔探、孔径、锚筋长度合格后，及时插入锚筋和注浆管，注浆管距孔底2505OOm

9、m；注水泥浆不饱满应二次补浆。 1.3.4钻孔直径、深度、角度、注浆均要满足设计要求，做到各环节施工完后有人验收。孔深允许偏差为+2OOmm-5Omm，孔径允许偏差+20mm-5mm，钻孔倾角误差不大于3°。 1.3.5锚筋拉杆体在长度方向每隔2m加一组6.5钢筋托架，分布呈三角形，便土钉居于孔中心。 1.3.6挂网时，钢筋网之间搭接2OOmm30Omm，网片与坡面之间保证35cm距离，加强筋压在钢筋网上，与土钉钢筋焊接牢固，并加焊“L”型挡头。 1.3.7砼喷射时要严格按施工配比进行配料，面层砼厚度要满足设计要求，坡面不许有钢网外露现象。 4 1.3.8每进行下一层土方开挖，必须在

10、本层坡面土钉墙护坡施工结束后并达到设计强度的70%后进行，并在下层土方开挖时注意对上层护坡面面层及土钉的保护，避免碰触己施工完的护坡面砼面层及土钉。 1.3.9遇到坡面有渗水现象时，面层上要安装导流管。 1.3.10基坑四周土钉墙坡顶设变形观测点，随着基坑的开挖定期进行观测，发现异常要及时采取有效措施。 1.3.11由于地质条件的复杂性，如施工现场实际情况与方案不统一、土层情况与勘察报告不符、成孔遇地下障碍物时，边坡土钉的实际排数、长度和间距可根据实际情况由设计人员现场进行相应调整。 1.3.12局部土钉成孔困难，达不到设计要求时，应采用上部增加短土钉，下一道土钉长度要适当加长的方法，并在地面

11、加设拉锚，拉锚位置距槽边距离不小于6m。 1.3.13土钉成孔的过程中，若遇到坚硬的障碍物，不要强行施工，以防破坏地下管线和构筑物，要适当调整土钉参数。 2.桩锚支护施工工艺: 2.1施工工艺流程 土方开挖桩位放线钻孔就位成孔下钢筋笼浇注砼土方开挖凿桩头第一道锚杆施工连梁施工第一道锚杆张拉锁定土方开挖桩间土锚喷第二道锚杆施工第二道锚杆张拉锁定土方开挖桩间土锚喷 2.2施工方法 2.2.1桩身成孔 采用反循环钻进方法成孔。 2.2.2成桩 成孔后下入钢筋笼，采用导管灌注混凝土。 2.2.3连梁 清埋桩顶泥土，凿除浮浆层，绑扎连梁钢筋，然后支模浇注砼。 2.2.4锚杆施工 采用长螺旋干钻方法成孔，

12、人工下入钢绞线拉杆，用BW2O0注浆泵压力灌注素水泥浆，锚杆锁在连梁及腰梁上，锚固体养护时间达到5天 (水泥浆内加入锚杆早强剂)后进行张拉锁定。 2.2.5桩间土护壁 待土方挖出工作面后，进行桩间土挂网锚喷施工。 2.3施工技术要点 2.3.1钻机调平，钻具中心线与桩位必须在同一铅垂线上，以保证钻孔倾斜度不大于0.5%；桩位必须复核准确，以保证桩位的水平偏移不超过5cm，桩位在施工前用钢钎打眼灌白石灰粉做标记，钻机对孔位时必须使钻头在悬垂状态钻头中心与桩位对准，钻进过程中钻机桅 杆要固定牢固，保证桩位偏差及垂直度偏差符合要求。 5 2.3.2成孔深度要适当大于桩底埋深，保证钢筋笼能准确下到位。

13、 2.3.3成孔后要尽快下笼灌注砼，防止停待过久而引起塌孔或缩径。 2.3.4砼灌注时导管要在地面试连接，并进行压力试验，导管下入孔内要居中，管口离孔底305Ocm，防止扎入孔底沉渣内。 2.3.5砼灌注时要连续不断，导管埋深不得小于 1.5m，亦不得大于6.0m，砼要灌至桩顶设计标高以上304Ocm处，并作好详细的灌注记录。 2.3.6桩顶钢筋伸入连梁内长度不小于4Ocm，连梁砼尽量一次浇筑完毕，保证连梁强度。 2.3.7钢筋笼的绑扎要结实，加劲箍筋与主筋要焊牢，主筋焊接要符合规范要求，笼子加工误差应满足下列要求: 笼 径:±lOmm 笼 长:±5Omm 主筋间距:

14、77;lOmm 箍筋间距:±2Omm 2.3.8钢筋骨架吊入孔时，要轻提慢放防止碰撞； 2.3.9主筋搭接长度双面焊接5d； 2.3.10按规范要求进行试块制作及养护。 2.3.11锚杆成孔技术要求 锚杆水平方向孔距误差不应大于5Omm；垂直方向孔距误差不应大于1OOmm；钻孔底部的偏斜不得大于锚杆长度的3%；锚杆孔深不应小于设计长度。 2.3.12锚杆施工时一定要错开降水井的位置，防止打坏井管或造成水泥浆注入井内。 2.3.13锚杆注浆材料采用水灰比为0.5的纯水泥浆，必要时加入一定量的外加剂或掺和料。 2.3.14注浆液应搅拌均匀，随搅随用，浆液在初凝前用完，并严防石块、杂物混入

15、浆液。 2.3.15一次注浆不饱满肘，应进行补浆。 2.3.16锚杆张拉在浆体强度达到l5Mpa(约4天时间)后，按土层锚杆没计与施工规范要求进行张拉。预应力锚杆锁定荷载不大于设计荷载的70%。 2.3.17杆体应先除锈、去油污，下料长度误差不大于5Omm。钢绞线上每隔1.52.Om设置一个隔离架，杆体保护层不小于2Omm，钢绞线自由段应用塑料管包裹，与锚固段相交处的塑料管口应密封并用铅丝绑紧。 3.降水井施工工艺 3.1施工准备 3.1.1平整场地，清理障碍物，定位放线； 3.1.2根据方案组织机械进场，备料入库； 3.1.3接通水、电源； 3.1.4组织施工人员进场，并做好施工前的各项技术

16、交底工作和施工前检查。 3.2施工流程 成孔清孔下管投料洗井下泵抽水 3.3施工技术要点 3.3.1成孔: 采用反循环钻进成孔；反循环钻进过程中，孔内水位必须高于地下水静止水位，保证孔壁不坍塌。 6 3.3.2清孔:成孔后应反复清孔，保证孔底沉渣厚度小于300mm。 3.3.3下管:采用下管器下入无砂砼管至设计深度。 3.3.4投料:下入井管后，在井管外周均匀填入含泥量小于5%的滤料至地面下0.50m处，用粘性土填至孔口。 3.3.5洗井:管井成井后采用空压机和潜水泵联合抽水洗井，至水清砂净。 3.3.6现场管理:由专人负责做好水位观测、管井维护及现场排水工作。基槽开挖前每天观测水位一次，水位

17、稳定后视情况延长观测周期。 3.4保证施工质量的主要技术措施 3.4.1钻机安装应周正平稳，操作应严格按操作规程执行，保证钻孔垂直度误差小于1%，孔深误差小于1%。 3.4.2提下钻具时要轻提慢放，避免产生抽吸作用，造成塌孔。 3.4.3清孔后应保证孔底沉渣厚度小于300mm，浆液含砂率小于4%。 3.4.4下管时砼管接头处要用竹片夹好绑牢，防止在下入过程中发生位移；下管时应轻提慢放，遇阻时应查明原因后再下，严禁强行墩放，以防损坏井管；下至设计位置后，要保证井管口高出地面 30050Omm，并用盖板盖好，防止掉入杂物；井管要安放在钻孔中央位置， 以保证滤料填入均匀。 3.4.5填入滤料时，要仔

18、细检查滤料质量，控制其含泥量不超过5%；填入过程中要用铁锹沿井管四周均匀慢慢填入，防止投料不均或中间形成空腔；在降水过程中，如滤料下沉应及时补充。 3.4.6空压机洗井时，洗井管应下到预定位置，并随时检查水中砂量，直至水清砂净。 五、基坑边坡变形观测方案： 在基坑的开挖过程中及基础施工期间，为确保基坑边坡的安全，必须对基坑边坡进行监测，方案如下: 1.观测点的布置: 在护坡桩连梁上每隔20m布置一个观测点，进行坡顶位移的观测。 2.观测精度要求: 满足国家三级水准测量精度要求；水平误差控制<3.0Omm；垂直误差控制<0.5mm。 3.观测时间的确定: 基坑开挖每一步都应做基坑变形观测；观测时间每天一次，必要时连续观测，基坑开挖完7天后，可由每天一次到三天一次，十五天后每两周观测一次。 4