多向旋喷搅拌加劲斜桩在深基坑支护中的作用原理及其应用.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流多向旋喷搅拌加劲斜桩在深基坑支护中的作用原理及其应用.精品文档.多向旋喷搅拌加劲斜桩在深基坑支护中的作用原理及其应用田 俊 沈永龙江苏江中集团有限公司邮编:226533多向旋喷搅拌加劲斜桩在深基坑支护中的作用原理及其应用田 俊 沈永龙(江苏江中集团有限公司 邮编:226533)摘 要:多向旋喷搅拌加劲斜桩支护结构是一项基坑支护新技术,适用于多种土层,在安全性、经济性、施工方便性等方面都比传统支护技术优越。其施工过程对周围土体有一个加固的过程,土体的C、值将有一定的提高,对软弱土体的加固效果是一般锚杆和土钉无法达到的,桩体中加入的筋体和锚锭板,
2、使加筋体与水泥土旋喷桩粘合在一起,形成很高的锚固力, 另外,在预张力锚筋作用下,水泥土的抗弯、抗剪、抗拉强度均将大幅度的提高。关键词:多向旋喷搅拌 加劲斜桩 支护机理 基坑1 多向旋喷搅拌加劲斜桩的定义多向旋喷搅拌加劲斜桩可分为垂直旋喷搅拌加劲桩和多向旋喷搅拌加劲斜桩,是在土层中用旋喷搅拌法形成水泥土变径桩体,并插入钢绞线(或钢筋、型钢)等锚筋制成多向旋喷搅拌加劲斜桩,用其来加固和支护地基土或边坡。多向旋喷搅拌加劲斜桩加固与支护有如下特点:(1)多向旋喷搅拌加劲斜桩施工作业所需空间不大,适用于各种地形和场地;(2)由多向旋喷搅拌加劲斜桩代替内支撑,可降低围护结构的造价,使基坑内空旷,改善施工作
3、业条件;(3)多向旋喷搅拌加劲斜桩的锚拉力可通过张拉试验确定,每根锚筋体通过张拉锁定来检验其多向旋喷搅拌加劲斜桩的作用效果,因此可保证施工质量和加固结构的安全度;(4)通过施加预拉力,有效控制支护结构的侧向位移。(5)施工形成的扩大径桩头的多向旋喷搅拌加劲斜桩,能有效增大抗拔力。2 多向旋喷搅拌加劲斜桩支护的结构形式多向旋喷搅拌加劲斜桩支护结构(多排旋喷搅拌加劲斜桩结构)型式有人字形、门字形和多排形,如图1所示:图1 人字形、门字形、 多排旋喷搅拌加劲斜桩结构形式人字形结构的适用土层及应用范围:当场地为砂土、粘性土、粉土、杂填土、淤泥以及淤泥质土等土层,基坑深度不大于6米,基坑周围不具备放坡条
4、件且地下水位较高;门字形结构的适用土层及应用范围:当场地为砂土、粘性土、粉土、杂填土、黄土、淤泥以及淤泥质土等土层,基坑外有23米的施工空间且基坑深度为610米。多排形结构的适用土层及应用范围:当场地为砂土、粘性土、粉土、杂填土、黄土、淤泥以及淤泥质土等土层,基坑深度大于10米且小于18米,可采用加筋水泥土桩墙与多排斜向加筋水泥土锚体支护结。3 多向旋喷搅拌加劲斜桩与常规的锚杆和土钉的区别多向旋喷搅拌加劲斜桩的结构及与锚杆和土钉的结构形式区别如图2所示:图2 旋喷搅拌加劲斜桩与锚杆和土钉的结构形式区别通过高压旋喷搅拌形成的大直径的多向旋喷搅拌加劲斜桩体,首先大直径水泥土桩体对软弱土体的加固效果
5、是一般锚杆和土钉无法达到的,因为锚杆和土钉是通过低压灌浆使锚筋与土体粘结,注入到土体中的浆液量较小,且扩散无序;第二:桩体中加入的筋体和锚锭板,使加筋体与水泥土旋喷桩粘合在一起,形成很高的锚固力,克服了常规锚杆(土钉)与土体是通过注浆的浆液粘结的,产生的锚固力有限等缺点;第三:对于软土、尤其是淤泥质土、粉土,大直径的水泥土旋喷搅拌加劲斜桩也具有很高的锚固力,因为大直径的水泥土旋喷桩的桩径较大,且变径,与土层的接触面积很大,桩体与土层之间产生较大的摩阻力,克服了常规锚索、锚杆与软土之间的锚固力非常有限之不足,以及由于塌孔无法施工等缺点。4斜旋喷搅拌加劲斜桩的支护机理(1)、通过斜旋喷搅拌形成的大
6、直径水泥土桩体,对松散软土的性能做了很大改善,使软土改变成具有较高强度的水泥土体,土体的c、值都得到相应的提高,抗渗能力也会明显改善,具有超前加固、主动支护的作用;(2)、在形成的大直径水泥土桩体中加筋,形成加筋水泥土桩体,大大提高了土泥土的抗弯、抗剪强度,起到了增加支护的作用;(3)、通过锚锭板和预张拉,使水泥土的抗弯和抗剪能力得到一定提高;(4)、通过锚锭板和锚筋与水泥土的粘合,在软弱土层产生较高的锚固力,可有效约束土体边坡的变形。经实测,对围护结构的水平位移均控制在规程规定的范围之内,12米深的软土基坑,最大水平位移能控制在30mm以内;(5)、通过设定多排多向旋喷搅拌加劲斜桩,并通过腰
7、梁相连,形成一个重力式挡土结构,可防止土体边坡滑移、隆起等;(6)、突破了在淤泥及承压水流砂层中不能施工锚杆或土钉的禁区,采用斜旋喷搅拌加劲斜桩可解决锚固力有限的问题、解决了承压水流砂层中成孔、喷砂涌水的难题,对各种软弱土层的加固与支护效果显著;(7)、在基坑围护结构吸使用斜旋喷搅拌加劲斜桩可取消内支撑,加快了施工工期、节省的支护成本,并使施工挖土十分方便;支护基坑深度达30米,且变形控制能力强,其工作原理主要是通过对软弱地层的加固,提高土层自身的稳定性和自承能力。(8)、可回收式锚筋将突破斜旋喷搅拌加劲斜桩使用超建筑红线的限制,施工结束以后,只要将锚筋抽出,将不产生地下障碍物,因此,斜旋喷搅
8、拌加劲斜桩的应用可以超建筑红线。此外,由于第一排斜旋喷搅拌加劲斜桩可设置于地下较深处,可避开地下管线。5成本与工期对于开挖深度68m基坑,采用人字形或门字形结构,与传统的重力式挡土墙结构或悬臂式排桩结构、锚杆或复合土钉墙结构相比,可节省成本1030%,减少工期2030%。对于开挖深度1015m,面积1万平方以上的以上基坑,采用多向旋喷搅拌加劲斜桩支护方案与传统的排桩支撑方案相比,可节约成本2050%,节省工期40%。6 在裕丰广场基坑工程应用多向旋喷搅拌加劲斜桩支护技术的效果分析6.1工程概况与周边环境情况裕丰广场工程由南通宏丰发展有限责任公司投资新建,由江苏江中集团有限公司总承包施工。位于南
9、通市区青年中路南侧,西临南通第三人民医院,南临利民大厦、三德大酒店及城南新村1、2楼,位为段家坝菜市场。建筑物主要由27层高层建筑物、三层裙房和一座地下二层地下室,负一层为地下商场,负二层为停车库和设备层构成,地下建筑面积19640m2。高层建筑物结构形式剪力墙结构,建筑高度最高点约98米。估算最大柱脚角内力标准值库24000KN;裙房、地下停车库二层,埋深11.5m,主楼部分埋深13m,采用PHC管桩基础。因此,在经济合理的前提下,确保深基坑支护工程的安全可靠,已成为当前城市建设中的一项重要课题。裕丰广场工程的周边环境情况如图3所示: 图3基坑位置及周边环境根据岩土工程勘察报告及相关图纸,拟
10、建场地周边环境及建构筑物情况如下表1 :基坑方位建筑名称基础形式/埋深与基坑最近距离结构形式及状态南侧城南新村1楼粉喷桩基础17m7层砖混结构城南新村2楼粉喷桩基础17m7层砖混结构各类管线上水、煤气(1m)13下水、雨水(1.5m)7已破裂道路混凝土二幅路3已破裂北侧(青年中路侧)各类管线通讯电缆(0.6m)4雨水、排水管(2m)8道路主要交通道路、沥青混凝土8西侧道路沥青混凝土10市三院主楼桩基础506.2工程地质与水文地质简述根据勘察报告,在所揭露的95.0m深度范围内的地层属第四纪全新世Q4海相交错沉积物,上更新世Q3河流相冲积物,主要有粘性土、粉性土、砂性土组成,一般具成层分布特点,
11、按其成因类型、土层结构及其性状特征,可划分12个主要层次,各土层的物理力学性能指标如表1场区浅部地下水属自由潜水类型,地下水主要受大气降水、地表泾流影响,水位变幅视季节性降雨量变化而略有升降。近年场区内最高地下水位相应标高约3.00m左右,最低地下水位相应标高约1.00m左右,勘探期间初见水位在自然地表下0.301.35m。静止地下水埋深0.50-1.25m,稳定地下水位相应标高约+2.60m(85国家高程基准)。表2 各土层主要物理力学指标土层序号土层名称含水量(%)天然重度(Kn/m3)压缩系数(MPa-1)压缩模量Es12(MPa)抗剪强度粘聚力(kPa)内摩擦角(度)试验方法杂填土三轴
12、(UU)直剪(q)粉土32.418.40.248.6910.87.812.019.6三轴(UU)粉土夹粉质粘土33.418.10.287.899.811.5直剪(q)粉砂29.719.00.1315.395.029.0直剪(q)淤泥质粉质粘土38.418.10.524.1212.71.9三轴(UU)粉质粘土夹粉土34.418.20.346.5117.14.0三轴(UU)63本基坑支护工程的难点与重点分析开挖深度内分布较厚的粉土粉砂层,如、层,易造成灌注桩成孔护壁困难。因此保证围护桩的施工质量是非常重要的,为此,需采用SMW工法桩作为围护结构。本围护工程中涉及的主要地层为、层,均为透水层,而基坑
13、长边的南侧紧邻城南新村,北侧为重要的市中心交通z干道,因此,确保止水效果是非常重要的。为此我司采取如下措施:保证多向旋喷搅拌加劲斜桩的成桩质量及锚固力是本围护工程的重点在地下压力水作用下,施工多向旋喷搅拌加劲斜桩时,孔口流水如不能有效封堵,将导致浆液流失及孔内地层的水土流失,从而影响成桩质量及锚固力,或引起地面沉降。为此我们采取如下措施: 采用防喷护筒施工工艺,钻穿止水帷幕后,在防喷护筒的掩护下,可将钻孔内的水、砂、土及浆液封堵在孔内,从而可解决在较高的水压下,施工多向旋喷搅拌加劲斜桩钻孔后引起的孔内水土流失及浆液随水流走的难题。这对保证多向旋喷搅拌加劲斜桩的质量非常有利。该施工工艺已在高地下
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- 多向 搅拌 加劲 基坑 支护 中的 作用 原理 及其 应用
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