无砂混凝土小桩和土钉分段支护的基坑工程应用研究

无砂混凝土小桩和土钉分段支护的基坑工程应用研究

1基坑工程概况郑州10号楼，二期工程，位于郑州国有土地区劳卫路东侧。北邻地下停车场，南邻社区道路，东邻已建成的俱乐部。该楼主体为25层、地下两层,工程平面如图1所示。场地工程地质勘察典型参数见表1。该基坑东西长102.5m,南北最宽处30m,深8.7m,采用复合土钉(土钉与水泥土挡墙联合)及无砂混凝土小桩两种支护方式;西北角与基坑相邻的商铺坑深7.2m(本文暂不讨论)。基坑范围内常年地下水位-2.0m,年变化幅度约为1.2m。基坑施工要求将地下水位降至-10.0m,采用管井降水方案,井深25m,降水管井共8个(平面布置见示意图1)。考虑到东邻会所基础埋置较浅,必须严密监测基坑施工过程中会所的变形,以确保安全。地基采用CFG桩复合地基处理。当基坑开挖至-2.5m时,进行CFG桩施工。CFG桩桩径400mm,间距1300mm;桩长21m,桩底标高-27.00m,桩顶标高-6.00m。施工中为了减小对周围环境的影响,采用“隔行隔列跳打”的施工顺序,经4遍施工最终完成CFG桩复合地基。基坑工程实际进度见图2。本文介绍10号楼基坑施工过程中环境变形监测项目、监测成果,并对监测成果进行分析。2基坑土钉墙及喷射混凝土护坡基坑西面采用无砂混凝土小桩支护,桩径为150mm。其余三面均采用复合型土钉墙支护方案,即止水帷幕采用喷射搅拌桩,高压喷射搅拌水泥土墙最厚处950mm,深度18m。桩墙由2排高压喷射搅拌桩组成,桩径550mm,桩与桩咬合150mm。当桩墙达到预定强度后开挖。支护结构采用土钉墙,自然地面下-1.8m,-3.0m,-4.2m,-5.4m,-6.6m和-7.8m标高处分别设置6层土钉。土钉支护结构中,长度一般为开挖深度的0.6～1.2倍,该基坑深8.7m,相应的土钉长度要求为10m;土钉下倾角均为10°,水平和竖向间距均为1.2m;基坑开挖和土钉墙施工严格执行分层分段的方案,上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的80%后,方可进行下层土钉施工。喷射混凝土终凝2h后喷水养护,养护时间为6d;钢筋网在喷射一层混凝土后铺设,钢筋保护层厚度为20mm;土钉注浆材料选用纯水泥浆,水灰比为0.5,并进行二次注浆,注浆压力不小于1MPa。基坑开挖时将上部2.0m深范围内水泥土桩清除,从-2.0m处向上按45°放坡,坡面采用喷射混凝土面层防护。放坡后,基坑长、宽方向分别向外扩展4.0m。33.1测斜管及水平位移测量坑壁深层土体水平位移采用高精度测斜仪测定。测斜仪是一种可以精确测量沿竖直方向不同深度处土层水平位移的工程测量仪器,可以测量单向位移,也可以测量双向位移。测斜系统由测斜管、测斜探头、专用电缆、数字式测读仪四部分组成。测斜管在水泥土桩施工过程完成后,在预定位置用钻机成孔并埋设。测斜管内有四条十字型对称分布的凹型导槽,作为测斜探头滑轮上下滑行轨道。测量时,将测斜探头放入测斜管内,使测斜探头的导向滚轮卡在测斜管内壁的导槽中,并由引出的导线将测斜管的倾斜角或其相对于孔底的水平投影值显示在测读仪上。不同时刻测得的某一深度处测斜管水平投影值的变化即为该点位置处土体的水平位移值。本工程采用加拿大Roctest公司生产的RT-20MU型测斜仪,其仪器标称精度为±6mm/25m,探头工作幅度为倾角20°,探头测量精度为±0.1mm/0.5m;测读器显示读数至±0.01mm。本工程规定:与基坑壁垂直的方向为A向,且指向基坑为A方向正向。坑壁深层土体水平位移监测成果见图3～图5。3.2检测精度测定建筑物及地面(路面)沉降监测采用瑞士Wild公司生产的NA2型水准仪、FS1型测微器,配合铟钢尺,按测微法施测,观测精度执行《中华人民共和国行业标准·建筑变形测量规程(JGJ/T8-97)》二级精度测采取简单平差法。邻域内建筑物及路面沉降监测成果见图6～图7。44.1施工工艺及测斜结果将无明显差异的3次测斜结果平均,作为测斜初值。从图4～图6可见,最大水平位移发生在TD7孔位,指向基坑,产生于地表附近,幅值为26mm,满足了施工前最大水平位移小于45mm(0.5%H,H-基坑深度)的控制指标。从测斜结果可以发现,粉土层、粉质粘土层和粉细砂层对降水和CFG桩施工最敏感。从TD7的测斜结果可以发现降水、基坑开挖和CFG桩施工对基坑土体的扰动;降水15d,第3层粉质粘土层向坑外方向位移达12mm;基坑开挖至基底时基坑边壁水平位移最为明显,最大幅值为26mm,产生于地表附近。4.2沉降成果的监测结果沉降监测结果分为两组,第一组为邻域内路面沉降(见图6),第二组为邻域内建筑沉降(见图7)。从沉降监测结果可以看出:基础垫层完成后,所有沉降监测点位的变形均趋于收敛。第一组路面沉降较小(最大值2.47mm),监测结果远小于施工前最大沉降30mm的控制指标;第二组邻域内二层建筑沉降较大(最大值13.75mm),监测结果略小于施工前最大沉降15mm的控制指标。实测沉降结果表明,基坑施工引起的邻域内工程结构物变形与其距离基坑的远近有直接关系:距基坑在降水影响范围内的结构物,受到的影响较大。5桩施工难点(1)基坑底面以下的粉土