1、工程概况
该工程为汕头市某水厂送水泵房吸水井和水泵室基坑工程,其外边缘尺寸分别为49.63×5.80米和56.45×12.50米;开挖深度自室外自然地面标高至坑底分别为6.30米和4.20米;吸水井与水泵室距离为4.00米,吸水井东面有DN1820和DN2220两条管道通过,西、北面为道路和临建,水泵室东、南、西面为空旷地。
2、地质条件
粉质粘土层:厚0.9~1.1米,呈可塑~硬塑状态;
淤泥层:厚1.2~1.8米,呈流塑状态,属高压缩性土层;
中粗砂层;厚2.5~3.2米,主要成分为石英质中砂、粗砂组成,含少许砾石,间或夹淤泥或粘土薄层,局部地区相变为中砂,均匀性较差;
淤泥层:厚2.5 ~6.6米,呈流塑状态,含有机质及大量贝壳碎屑,为超高压缩性土层;
场内地下水位标高为室外自然地面标高下-2.400米。
4、具体设计要点
深层搅拌水泥土桩挡墙设计,参照以往类似工程经验,充分考虑土体侧向压力及墙顶周围的施工荷载,按重力式挡墙进行设计并验算抗倾覆和侧向位移。坑外侧向压力按水、土压力分算,其中土压力采用朗肯土压力理论。坑内土压力计算采用M法计算土体反力。
水泥桩挡土墙当墙后土重度为γ,内摩擦角为φ,粘聚力为C=0,土对墙背摩擦角δ=0,水泥桩挡土墙后土表面均布荷载为q,墙高H,墙后地下水位在墙底面以上h米处,地下水位以下土重度γ1,水重度γw=10KN/m3,地下水位处土产生的主动土压力强度为бa1,则:
(1) 墙底主动土压力强度:
бa2=[γ(H-h)+(γ1-γw)h]tg(450-Φ/2)
墙背总主动土压力:Ea=Ea1+Ea2+Ea3+Ew
(1) 抗滑安全系数:
K=(Gn+Eam)μ/(Eat-Gt)>=1.3
(2)抗倾覆安全系数:
Kt=(Gx0+Eazxf)/Eaxzf>=1.5
Gn=Gcosα0;Gt=Gsinα0; Eat=Easin(α-α0-δ);Ean=Eacos(α-α0-δ); Eax=Easin(α-δ); Eaz=Eacos(α-δ); xf=b-zctgα; zf=z-btgα0.
z——土压力作用点离墙踵的高度;
该挡墙按格栅形组合,形成土、桩结合体受荷,采用9 排直径为700mm水泥土桩,相邻两桩搭接度为200 mm,以确保挡墙的挡水性能。经计算,桩长为8.50米,墙宽4.7米,墙顶距室外自然地面为3.00米,按1:1放坡,坡脚做砖砌明沟(500× 500,i=2%)及集水井(钢筋砼井圈,Ф1000×1200)进行明沟排水;开挖边坡采用Ф100~150,长3.20米,@600mm木桩并堆砂包护坡。在吸水井基坑底做砖砌明沟及集水井进行排降水。
水泥土桩采用425#硅酸盐水泥,考虑各土层天然含水量平均值较大,水泥掺入量控制在18%左右(即320kg/m3),并加FDN-500掺合剂。为增加挡墙水泥土桩的整体连接和提高抗弯刚度,在外排桩均加插Ф50mm以上新鲜苗竹筋,长5米,每根桩插2根;水泥土桩挡墙顶设钢筋砼镇口板,板厚20mm,水泥土桩进入砼镇口板不少于50mm.
a.施工设备可采用履带式或步履式深层搅拌机,须配备灰浆搅拌机、灰浆泵等配套设施;
b.施工工序:定位→预搅下沉→喷浆搅拌上升→重复搅拌下沉→重复搅拌上升→完成移机。
a.桩机到达标定孔后对中、操平、校正垂直度,保证塔身与地面成90度,确保桩垂直度误差在1.5‰以内;
b.待深层搅拌机冷却水循环正常后启动搅拌机,放松起重机钢丝绳,使搅拌机沿导向架切土搅拌下沉,下沉速度由电机的电流监测表控制,工作电流不应大于10A,预搅时,不宜冲水,当遇到较大硬土层下沉太慢时,可适量冲水,以利钻进;
c.待深层搅拌机下沉至一定深度时,即开始按预定掺入比和水灰比拌制水泥浆,并将水泥浆倒入备料斗备喷;
d.搅拌机下沉到设计深度后,开启灰浆泵,其出口压力保持0.4~0.6mpa,使水泥浆自动连续喷入地基,搅拌机旋喷速度控制为0.8m/min左右,当提升到达桩设计标高时,宜停止提升,搅拌数秒,以保证桩头均匀密实;
e.为使喷入土中水泥浆与土充分搅拌,重复搅拌下沉,直至设计要求深度,在搅拌提升,并沿着桩体在基坑底上下1米范围进行复喷。桩体要互相搭接20mm,以增强整体性和防渗性;
f.施工完毕,向集料斗中注入适量清水,开启灰浆泵,清洗管道中残积水泥浆、,同时清除钻头粘附土。
a.严格按设计要求的桩位进行施工,符合YBT225-91技术规范要求;
b.桩体压浆要求一气呵成,不得中断,每根桩宜装浆一次并喷搅完成;要求连续施工,桩搭接穿插交叉施工,相邻两桩施工间隔不得超过12小时;如超过,搭接质量无保证,应采取在两桩中部加桩补救;
c.施工过程因故停浆,宜将搅拌机下沉至停浆点下50mm,恢复供浆再搅拌提升;
d.压浆提升的速度控制在 0.8m/min,不得超过1 m/min;
e.桩身垂直度偏差不得超过1.5‰,桩位偏差不得大于50mm;
f.施工后龄期达到30天,方可进行基坑土方开挖。
6、施工效果
该深层搅拌水泥土桩围护为土、桩格栅结合体共同受力体系,在基坑28天的使用过程中,无任何明显的弯折破坏;桩体完好无缺陷;桩体最大位移58mm;坑内渗水量满足现场施工要求,大大节约抽降水台班及坑内支护,既达到满足基坑围护功能又降低围护造价的目的。