复合土钉墙围护结构在超大深基坑中的应用.doc

复合土钉墙围护结构在超大深基坑中的应用引言土钉墙是采用土钉加固的基坑侧壁土体与护面等组成的支护结构，它通过打入或钻孔置入土体的钢筋、钢管或角钢等钉体与周围土体的粘结力或摩擦力平衡土体发生变形时的主动土压力，从而达到加固边坡的目的，是一种被动式后张围护结构。土钉墙因其施工便捷、成本低、工期短等优点在上世纪九十年代起得到广泛应用，一般适用于开挖深度不超过12m的基坑中。而在长三角地区，由于地下水位埋深较浅、土质较差，土钉墙一般被用于挖深7m以内的基坑中，这大大限制了土钉墙应用范围，而其它如地连墙、钢筋混凝土灌注桩、SMW工法等围护结构也相应的增加了施工难度和成本投入。于是出现了另一种形式的土钉墙围护结构―复合土钉墙。复合土钉墙是在原有的土钉墙围护体系中增加止水系统及降排水系统，降低水对坑壁及坑底的影响，从而增加了土钉墙的应用范围。一、工程概况工业园区科技xx工程位于工业园区xx路328号，本工程地下部分为两层地下室，地上部分由一栋21层研发办公楼、一栋24层人才公寓楼和一栋4层商业综合楼组成，框架-剪力墙结构，总建筑面积154000㎡，其中地下车库44500㎡。工程平面布置大多为圆弧形，每个区域由不同圆心和不同半径的圆弧组成，形状极不规则。工程基础结构形式为箱桩基础，桩采用预制管桩和方桩。东西长约275m，南北宽约120m。基坑开挖深度－10.79m～－11.79m，局部（电梯井、消防井、集水井）挖深达－13.9m。整个地下室按沉降后浇带分为四大标段。（见图1图－01二、地质条件本工程地貌属三角洲冲积、湖积平原，地形较平坦，东南角有荷花池分部，现已人工填平，具体地质情况如下：①层填土夹淤质土：层厚1.2~6.1m，层底标高－4.1～-1.1m工程特性差。②－1层粘土：饱和，可塑，层厚0.9～4.7m，层底标高－4.9～-2.4m，C＝47.4，φ＝10.10工程特性好。②－2层粉质粘土：饱和，可塑，土质不均匀，层厚0.7～3.2m，层底标高－7.1～-3.6m，C＝40.3，φ＝10.70②－3层粉质粘土夹粉土层：饱和，软塑，层厚0.5～4.3m，层底标高－7.1～-3.6m，C＝30.0，φ＝9.70③－1层粉土层：饱和，中密，层厚2.7～8.1m，层底标高－14.5～-11.8m，C＝6.2，φ＝22.10，工程特性一般。③－2层粉砂层：饱和，中密，层厚2～4.6m，层底标高－18～-15.5m，C＝4.6，φ＝29.50，工程特性较好。④－1层粉质粘土层：饱和，软塑，层厚1.8～4.6m，层底标高－21.7～-18.1m，C＝30.3，φ＝12.10，工程特性较差。④－2层粉土夹粉质粘土层：饱和，中密，层厚0.8～5.1m，层底标高－23.5～-21.2m，C＝31.8，φ＝12.60，工程特性较差。④－3层粉质粘土层：饱和，软塑，层厚2.3～7.1m，层底标高－29.1～-25.2m，C＝28.3，φ＝12.10，工程特性较差。场地范围内对本工程有影响的地下水有三层：（1）潜水，埋深－1.6m～-2.35m；（2）微承压水，储存于③－1层及③－2层中，为主要影响水层；（3）承压水，在第⑥层粉砂层中，埋深较深。三、设计理念xx大学建筑设计研究院经过反复比较、计算，参照xx当地施工企业以往成功的施工经验，并经过三轮专家论证，决定采用复合土钉墙的围护结构，即：从上到下采用九级土钉，基坑开挖按三级放坡进行，坑外采用20m三轴水泥土搅拌桩作止水帷幕，坑内沿基坑周边布置34口真空深井至粉沙层降水，挖土至三级坡顶时，在三级坡顶上作13组轻型井点降水至基坑土方回填。（复合土钉墙剖面图见图2）图－02四、施工准备1.编制搅拌桩、降水系统、挖土、土钉墙施工方案，编制机械、材料、各工种操作人员需求计划。2.根据方案、预算组织施工机械、原材料、操作人员进场，提前做好原材料的报验和送检工作，特种作业人员持证上岗。3.设计就关键技术问题、施工细节要点进行专项交底。4.技术负责人、专职安全员进行岗前技术、安全专项交底。5.平整场地，根据设计要求放搅拌桩位置线、深井位置线、基坑开挖边线。五、施工工艺1.施工流程平整场地→放搅拌桩位置线→搅拌桩施工→搅拌桩养护降水→放深井位置线→成井放挖土边线→挖土→土钉施工→轻型井点施工（三级坡顶）→挖土→土钉施工监测至基坑回填2.搅拌桩施工要点水泥土搅拌桩的作用主要是作为止水帷幕，阻止基坑外围水体从坡面及坑底渗入坑内，减小地下水对边坡稳定和变形的影响。施工关键为保证搅拌桩帷幕的整体连续性、致密性及一定的强度。2.1根据设计，搅拌桩为650mm单排桩，采用三轴搅拌桩机施工，桩机就位后在垂直方向采用两台经纬仪监测其垂直度，发现偏差及时纠正（桩位偏差<50mm，桩体垂直度偏差<L/150）。2.2采用湿法施工，即在搅拌时注入