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複合擋土牆在深基坑支護的應用
來源: | 作者:pmo16d5c3 | 發布時間: 968天前 | 1337 次瀏覽 | 分享到:

摘要:本文通過對九江金雞坡排水涵出口坍塌的高邊坡擋牆采用複合擋土牆(水泥土樁+矮懸臂牆組合)恢複重建設計方案,有效避免基坑放坡大麵積開挖,保護岸頂附近防洪堤及建築物安全,節約工程投資.

關鍵詞:複合擋土牆;水泥土牆;深基坑

引言

隨著現代城市的高速發展,水利工程建設由於前期總體規劃考慮不全麵,造成後期完建配套水利工程經常受已建好的城市建築物的約束,特別是排澇泵站、高擋牆等水利工程新建時進行深基坑的開挖,經常受周邊建築物限製無法放坡開挖。本文采用複合擋土牆型式,中下部采用多排單管高噴水泥土牆,上部采用懸臂式鋼筋砼矮牆形成複合牆,有效避免基坑放坡大麵積開挖,保護周邊建築物安全。該複合擋土牆中下部水泥土牆作為基坑支護,上部懸臂牆底板兼做高噴樁頂壓板。水泥土連續牆還可作為基坑周邊防滲牆,減少基坑排水壓力。

1工程概況

九江城防堤樁號12+130處為九江二電廠金雞坡排水涵出水渠,渠道斷麵為複式結構,下部為直立鋼筋砼擋牆,牆高約9.00m,上部為梯形岸坡,坡高約1.50m,岸頂為九江城防堤,迎水側建有防洪牆,距擋牆水平距離7.00~9.00m(見圖1、圖2)。2015年4月初,受連續多日暴雨影響,出水渠右岸高擋牆出現坍塌,坍塌長約20m,由於緊鄰城防堤,坍塌導致城防堤防洪牆外牆角外露,嚴重危及城防堤安全,急需恢複重建。

2工程地質

根據本次勘探[1],本場區勘察深度內揭露的土層主要由素填土、淤泥(Q4al)、粉質壤土(Q2al)層構成,現對土層自上而下分述如下:①素填土:以粉質壤土為主,紅褐色、灰褐色,稍濕,稍密,土質不均勻。層底高程為13.96m(黃海高程,下同)。②淤泥(Q4al):黑色、灰色,流塑,切麵粗糙,局部夾含大量腐殖質,有強烈臭味。揭露層厚1.30m,層頂高程13.96m,層底高程為12.66m,層底深度為4.40m。③粉質壤土(Q2al):紅褐色夾灰白色,硬塑,切麵粗糙,夾大量高嶺土條帶,幹強度高。該層未揭露,最大揭露厚度8.60m,層頂高程12.66m,層頂深度為4.40m。具體物理力學指標見表1。

3坍塌緣由分析

根據查勘工程現場、查找老資料及結合地質勘察等多方麵情況,分析擋牆出現坍塌主要原因有:(1)擋牆原1978年設計牆高為5.00m,牆內配筋按5.00m高覆土設計,後期牆後填土加高3.00m,擋土直接加高達到8.00m,牆體加高,造成牆體承受的土壓力超過原設計邊界條件。(2)根據現場清渣後發現,擋牆坍塌所在截麵均為同一高度,查看縱向受拉鋼筋搭接接頭均在這同一斷麵,根據施工技術規範,牆內同一連接區內的受拉鋼筋搭接接頭麵積百分率不宜大於25%;可知本工程未按技術規範施工,導致若斷麵一處出現拉裂,整個斷麵均拉裂;(3)根據地質鑽孔情況可知,牆基地質條件較好,但牆後中間有一層1.00m厚的淤泥土,為流塑性,抗剪強度低,在荷載、飽和水作用下易產生的沉降、側向流變,從而導致上部填土產生變形。(4)擋牆坍塌前一周出現連續暴雨,造成牆後土體飽和,而牆身排水孔少,部分堵塞,排水不暢,牆後填土內摩擦角減小,牆體土壓力增大,不利牆身穩定,破壞原有平衡。

4工程處理難點

出水渠擋牆與上部城防堤防洪牆之間水平距離僅7.00~9.00m,基坑深達10.00m,若新建普通擋牆,擋牆自身基礎要求寬,基坑開挖還需臨時放坡,顯然牆後與防洪堤之間距離不夠,在不影響城防堤安全條件下,技術處理困難。出水渠擋牆與防洪牆之間距離短,施工空間小,不利大型設備施工。擋牆較高,且牆後多數為坍塌的鬆散土,密實度差,土壓力大,對擋牆質量要求高;當時已進入初汛期,臨主汛期時間短,為保證安全度汛,主汛前要求完成,時間緊,任務重。

5處理方案

考慮工程區地形狹小、工程時間緊、任務重等多方麵因素,若采用通用擋牆恢複施工場地條件不允許,無法開挖臨時邊坡,且會嚴重影響九江城防堤安全,本次設計提出處理措施采用複合擋土牆方案。即中下部采用多排單管高噴水泥土牆支護,上部采用懸臂式鋼筋砼矮牆組合型式。處理方案如下:(1)岸坡中下部單管多排高壓旋噴樁支護[2,3]。設計4排,排距0.60m,樁長7.50m,其中渠底板上部樁長4.50m,下部嵌入地基樁長3.00m。單樁最小直徑70cm,成牆有效厚度不小於240cm,樁上部在樁體初凝前插入豎向鋼筋,待上部鋼筋砼壓板澆築埋入其中。(2)結合本工程實際情況,水泥土牆外側為排水渠,岸坡受水流衝刷,因此采用新建“┣”型鋼筋砼擋牆,上部為鋼筋砼懸臂擋土牆結構。其中牆內側“━”為鋼筋砼壓板,位於樁頂部,“┃”為鋼筋砼側牆,牆厚50cm。樁頂預留鋼筋深入壓板內,側牆下部鋼筋均植入進水渠現狀底板內,具體處理方案見圖3。(3)新老砼連接處理。新老砼結構麵嚴格要求鑿毛,並衝洗幹淨,老牆上部鑿除20cm,並對貼腳處鑿成斜向齒麵。側牆下部豎向鋼筋均植入現狀底板(邊牆)內,深度不小於40cm,鑽孔孔徑大於鋼筋直徑控製在5cm,孔內采用植筋膠錨固,7天抗拔力不小於7t。新澆築豎牆內鋼筋與老側牆內外露鋼筋均焊接處理,該處嚴禁綁紮連接,雙麵焊接長度不小於5d,單麵焊接不小於10d(d為鋼筋直徑)。

6工程檢測

外觀檢測:單樁成樁7d後,對樁體周邊土體開挖,外露樁頭,樁體部位堅硬,樁身灰色,呈明顯圓柱體,直徑約0.8~1.0m,大於設計樁徑0.70m,成樁外觀質量滿足設計要求。室內強度檢測:成樁28d後,對樁身取芯抗壓強度。

7穩定計算

本工程通過多排單管高噴形成水泥土牆加上部鋼筋砼懸臂牆綜合處理措施解決牆後擋土問題,本次複核水泥土牆體抗拉及抗壓強度計算、整體穩定計算、抗傾覆穩定性驗算。計算斷麵見圖3。(1)計算工況。進水渠無水,牆後地下水位15.80m。(2)計算參數及假定條件。水泥土牆厚2.90m(考慮外側砼牆厚50cm),水泥土彈性模量1.5×104MPa,水泥土設計抗壓強度5MPa,水泥土抗拉/抗壓強度比0.06,水泥土牆底摩擦係數取0.25等。牆上部土荷載按超載加入牆後土體上。牆後土體參數見表1。(3)計算公式及成果抗滑移穩定性、抗傾覆穩定性、水泥土牆抗拉和抗試驗,共5處,抗壓試驗成果為5.10~5.70MPa,均滿足設計要求。壓強度計算公式見《建築基坑支護技術規程》(JGJ120-2012),整體性穩定計算可采用圓弧滑動條分法進行驗算,找出最不利滑弧和其最小安全係數,見圖4,牆上部土重簡化荷載附加在上麵。計算成果見表2。

8處理效果及結論

工程經處理後已運行多年,經過多個汛期、枯水期水位變幅的考驗,目前運行正常,岸坡穩定。根據理論計算和實際運行,水泥土牆和砼懸臂牆形成複合牆在周邊地形條件受限的深基坑支護下值得推廣應用,不僅節約工程投資,同時保護周邊建築物安全。

9結語

複合擋土牆(水泥土牆加樁頂鋼筋砼懸臂牆)適用於在深基坑開挖時受周邊開挖邊坡限製的條件下采用,這種複合支護的方式能有效保護周邊建築物安全,又能節約工程成本。複合擋土牆中下部水泥土牆為主要受力結構,設計時應注重其嵌入地基深度,水泥土牆強度指標要滿足設計要求,對於地基存在淤泥質土層時,應進行整體抗滑穩定複核,避免產生深層滑動的可能性。

參考文獻:

[1]《工程地質手冊》編委會.工程地質手冊(第四版)[M].北京:中國建築工業出版社,2007.

[2]水電水利工程高壓噴射灌漿技術規範(DL/T5200-2004)[S].

[3]建築基坑支護技術規程(JGJ120-2012)[S].

作者:穆秀麗 穆秀雲 李林兵 單位:江西省九江市水利電力規劃設計院 江西省九江市水利局