软土地基水泥土挡墙结构施工技术的应用

软土地基水泥土挡墙结构施工技术的应用

作者：黎永宁

来源：《中国新技术新产品》2011年第23期

摘 要：该工程采用复合悬臂式支护结构,在基础施工期间经受住了数场较大规模降雨的考验,止水帷幕未出现任何渗漏,取得了较理想的效果。经过数月的施工监测,基坑周围水平位移均 关键词：基坑支护；降排水；水泥土挡墙；结构施工 中图分类号：TU348 文献标识码：A

商场和停车场为地下1层,局部2层,框剪结构。工程占地面积27000m2,建筑面积

25080m2。基坑深7.90m,最长处230m,宽160m,基坑平面大致呈梯形,基坑三面均为马路,槽边场地最宽处只有6m,场地非常狭窄。 1 工程地质概况

支护结构穿过的土层依次为:杂填土,厚1m,呈杂色松散状态;素填土,厚1.3m,软塑～软可塑状态;粉质粘土,厚1.5m,软可塑状态;粉质粘土,厚1.4m,可塑状态;粉土,厚1.7m,中密状态;粉土,厚4.4m,中密状态;粉质粘土,厚4.5m,软塑状态。

土层基本指标γ为19.3～20.4kN/m3、φ为17.2～27.10、c为9.0～19.3kPa。地下水位-1.8m。

2 基坑支护及降排水方案

2.1 该工程槽底标高-8.6m,自然地坪标高-0.7m,实际挖深7.9m,周围三面均为市区主干道,地下管线埋设情况复杂,基坑开挖时需防止对周边环境产生不良影响,埋深5.00～11.00m段为粉土层,易产生管涌、流砂等不良现象,需做好降水、止水工作。

该工程地质报告建议采用?覫600mm@800mm、l=15m的密排钢筋混凝土灌注桩作为围护结构,并在-0.5m处设1道水平支撑,以水泥搅拌帷幕挡水。这也是本地区该深度基坑较成熟的支护方法。但在本工程中该方案有2点不足:①由于基坑最长处230m,最宽处160m,如果布置水平支撑材料用量很大,且刚度不易保证,又影响地下结构的施工;②该方案估算造价约为1000万元,建设方资金有一定困难。

2.2 经计算得知最大弯矩在-4.8m处,最大剪力在-7.6m处,最大位移在-4.5m处,当稳定安全系数为2.2时滑移半径为15m,以上述指标为依据,确定采用复合悬臂式支护结构,即以?覫

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600mm@2000mm混凝土灌注桩和宽1700mm的格栅式水泥搅拌帷幕为围护结构,水泥搅拌帷幕外侧长13m,内侧长15m,混凝土桩比水泥搅拌帷幕深1m。止水帷幕桩顶标高-0.7m,灌注桩桩顶标高-4.00m,灌注桩内侧留约450土坡,土坡表面抹1：2.5水泥砂浆。如图1所示。 2.3 排水系统

由于基坑面积大、施工期又处在雨季,同时考虑基坑作为地下商场施工时的主要工作面,排水系统进行了精心设计和施工。共设了79口大口井,井深13m,全孔下入?覫600mm的水泥砾石滤水管,全部降水井用盲沟串连,盲沟内铺设2道编织布,用1inch和1.5inch混砟石填满。 为保证工期,在底板混凝土浇筑的同时对基坑中间的降水井进行了封堵,只留基坑周边13口井进行降水,经过整个施工全阶段的考验,基坑排水系统工作良好,在几场大雨期间,基坑底部未出现积水现象。 3 支护结构计算

在该工程复合支护结构设计中,分别将复合支护结构简化成水泥土挡墙和排桩,进行两种方法试算。

3.1 简化成水泥土挡墙的计算分析

复合支护结构的水泥土部分宽1.70m,其内侧为?覫600mm、间距2000mm的混凝土搅拌桩,总宽度2.30m。混凝土桩顶比水泥土墙顶低3.3m,有混凝土冠梁相联系。在实际工作中止水帷幕在4m以上部分起到阻止土体滑移的抗剪作用。4m以下剪力增大、弯矩呈最大值,此处则利用混凝土桩抗剪抗弯能力强的特性,而预留土坡可弥补其刚度较差的缺陷,并起到增强抵抗滑移的作用。

计算时将水泥土挡墙、混凝土桩、桩间土视为可共同工作的整体重力挡墙,重力密度取18kN/m3,墙体总高取13m,墙宽取2.3m,混凝土桩内侧土坡折成坑底荷载201kPa,坑顶地面荷载取20kPa。(见图2)

计算结果如下:①抗倾覆安全系数2.10>1.15;②抗隆起安全系数10.99>2;③当墙底位于粘性土或粉土时,墙体厚度按照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99(5.2.1-2)计算墙体厚度b取2.30m,满足要求;④墙体厚度按照JGJ120-99(5.2.1-3)计算要求要大于0.4h,不满足要求,因此预留土坡是非常必要的;⑤按JGJ120-99 5.3条验算墙体,正应力拉应力,均满足要求。 3.2 简化成排桩的计算

由于桩顶在-4.0m处,-4.0m以上的土层折成荷载62.70kPa,和地面活荷载累计共82.70kPa,槽底土坡折成槽底荷载201kPa。不考虑水泥土的抗倾等作用,只考虑水泥土墙的挡水作用,对混凝土桩不再计算槽外水的侧压力。计算简图如图3所示。

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计算结果为:①抗倾覆安全系数2.04>1.15;②抗隆起安全系数10.92>2;③因桩间距为2m,最大负弯矩-768.14kN)om。 4 施工要点

4.1 施工顺序：混凝土桩施工→大口井施工→水泥土桩施工→挖土到-4.00m→混凝土帽梁浇筑→挖土到槽底→护坡及排水系统施工。

4.2 水泥土挡墙施工时要确保水泥和土体搅拌均匀,确保与邻桩的搭接长度,水泥土挡墙完成至少2周后才可开挖。

4.3 在基坑开挖过程中遵循分层、分步、对称、平衡的原则,以期在每一时刻都利用土体的抵抗力形成的空间作用,形成对挡墙稳定的支撑,减少挡墙的位移,提高基坑的稳定性。 4.4 施工期间加强监测,对土坡周边道路、观察井的变化及时作出反应,采取相应的措施。 参考文献

【1】林宗元.岩土工程治理手册【M】.辽阳：辽宁科学技术出版社，1993 【2】叶书麟.地基处理与托换技术.[M]北京：中国建筑工业出版社.1992.