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塌方边坡加固实例 |
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时间日期：2008-5-21 已被阅读次：[6455] |
佛山市安固建筑物诊治技术有限公司 周永泰
[摘 要] 本文详细分析了已塌方边坡的特征及对周边建筑物的影响；阐述了采用挡土排桩
加固该塌方边坡的设计思路及计算依据；总结了采用挡土排桩加固塌方边坡的施
工经验。
[关键词] 塌方 排桩 加固
1．工程概况
天富公司宿舍楼边坡挡土墙，由于土体受雨水浸泡和人为开挖挡土墙脚等因素的影响，
造成挡土墙最大水平位移有0.8m，地面塌陷约1.1m，导致临近已建5层宿舍楼基础外露，而
宿舍楼为天然基础，有倾覆的可能性，十分危险，同时挡土墙坡下有两栋办公楼也受到影响
。其相对位置如图一。
经现场勘察，发现挡土墙距离东北方已建宿舍楼不到10m，宿舍楼内地面高出挡土墙lm
，塌方后已清楚看见基础的底面。距离挡土墙坡脚已建办公楼约有10m但高差就有7.5m。办
公楼和挡土墙之间堆满了阻止挡土墙向外移的土方，最高处有4.5m。宿舍楼北面约3m处还有
一个高十几米的山丘对它构成威胁，宿舍楼安全朝不保夕。
2．加固方案的确定
把原来挡土墙拆掉重做，则需要挖土放坡，但是宿舍楼离挡土墙较近，施工时如果使用
机械挖土，还会产生震动，对其影响较大，很有可能会滑移而倾覆。因为土体破坏已经十分
严重，如果宿舍楼倾覆了，还会殃及下面的办公楼。经过多方案比较，综合分析，考虑在原
设计挡土墙的地方偏向宿舍楼0.8m处再做新的挡土墙，而挡土排桩是最好不过的选择，挡土
排桩采用钻孔灌注的方式来施工。在排桩达到龄期后，清理坡脚土方，然后在桩身上喷射混
凝土覆盖表面，形成一个新的挡土墙。
查看原挡土墙的设计图纸，知道挡土墙为土钉墙，锚杆为1.2m间距，呈梅花状分布。为
了施工时避开原有的锚杆，选用直径为lm的钻孔桩，中到中间距为1．2m，这样理论上能够
在每一列锚杆的空隙间钻进去，省去切割锚杆的时间，达到减少工期、节约资金的目的。
从地质报告中得知，该场地地质条件从挡土墙顶地面自上而下依次为：(1)表面人工回
填土，厚0－lm；(2)粉质粘土，厚12m,c=50.3kPa， φ=14.76°，γ=19．2kN／m3； (3)
强风化岩，未钻穿。勘察深度范围内并没有地下水。综合考虑挡土墙顶的施工荷载和宿舍楼
对挡土墙的影响，取qo=50kPa，暂定hd=8m，桩身混凝土等级为C25，计算简图如图二。
计算过程如下：
主动土压力系数：Ka1=tg2(45°－ )=0.594
被动土压力系数：Kp1=tg2(45°＋ )=1.680
基坑外水平荷载合力：
ΣEai= ea1k(H－Z0)=728.7kN/m
基坑内水平荷载合力：
ΣEpj= (ep1k＋ep2k)hd=2075.2kN/m
由γ0=1.10，可以验证hpΣEpj－1.2γ0haΣEai>0，嵌固深度满足要求。
计算挡土桩在－7.500m处内力：
水平力：
H0= [（γh＋q0）Ka－2c Ka](h－Z0)=62.3kN
弯矩：M0=62.3×2.5=155.8kN•m
水平变形系数：α=5 =0.634(1/m)
桩嵌固深度为8m,αh=0.634×8=5.1>4.0,
取αh=4.0
最大弯矩截面系数：CⅠ= =1.586，查表得换算深度：h=0.84；最大弯矩系数：CⅡ=1.
341。
最大弯矩在－7.500m下y= =1.325m处。
Mmax=M0CⅡ=208.9kN•m
配12Φ22可满足要求，配筋率Pg=0.58％。
3．加固方案的实施
3．1．施工前准备
施工从7月份开始，正好受到台风吹袭，雨水较多，为了避免雨水对土体的破坏，在山
丘与宿舍楼之间修筑挡水沟，将从山上流下的雨水导流至东北面，防止雨水流入挡土墙裂缝
部位，造成挡土墙进一步滑动。同时，还准备活动棚在下大雨或暴雨时对坡顶进行全面的覆
盖，以免土体再遭破坏，挡土墙继续外移，从而缓解了坡脚办公楼的危机。
3．2．地基注浆处理
由于原地面已经塌陷，且出现很多小而深的裂缝，需要先将它回填，平整场地，然后注
浆修复已经破坏的土体，使之能承受钻桩机的重量和施工产生的荷载。材料使用325R水泥外
加20％的粉煤灰，并渗入一定量的水玻璃溶液，压力控制在0.2～0.3MPa之间，流量8L／min
。注浆时，先将注浆管直接插至孔底，在封闭孔口后逐渐加压。加压时，要注意观察压力表
度数变化，保证压力的均匀性和连贯性，使注浆完毕的地基受力可以满足钻桩施工的求。注
浆作业采取先外围后逐渐向里推进的方法施工，即先从已损毁挡土墙的一侧开始，灌注最外
围的一圈，然后以隔孔灌注的方式逐圈向里推进，随后重复作业完成间隔孔的注浆。在地基
注浆48h后，开始进行钻桩施工。
3．3．钻桩施工
3．3．1．桩机就位
钻桩施工时，首先查明原有土钉的准确位置，目的是要在两列土钉之间下钻。然后把桩
机移至钻桩位置，将其支架调平。
3．3．2．泥浆制作
制浆前，先把粘土尽量打碎，使其在搅拌中容易成浆，缩短成浆时间，提高泥浆质量
。制浆时，可将打碎的粘土直接投入护筒内制浆，待粘土已冲搅成泥浆时，即可进行钻孔。
多余的泥浆用管子导入钻孔外泥浆池贮存，以便随时补充孔内泥浆。
3．3．3．下钻
先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输进一定数量后，方可开始钻进。接
、卸钻杆的动作要迅速、安全，争取在尽快时间内完成，以免停钻时间过长，增加孔底沉淀
。
开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应低档慢速钻进，使刃脚处有坚固的泥
皮护壁。钻至刃脚下lm后，可按土质以正常速度钻进。如护筒土质松软发现漏浆时，可提起
钻锥，向孔中倒入粘土，再放下钻锥倒转，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻
进。
钻进过程中，每进尺2～3m，应检查钻孔直径和竖直度，检查工具可用圆钢筋笼(外径D
等于桩径，高度3～5m)吊入孔内，使钢筋笼中心与钻孔中心重合，如上下各处均无挂阻，则
说明钻孔直径和竖直度符合要求。
钻孔完成后，必须检测孔深、直径和倾斜度，其中孔径和孔深须达到要求，倾斜度不得
大于1％。清孔就是在吊放钢筋笼之前，对孔内的沉渣、泥浆进行必要的清理，做到孔内含
泥量和孔底沉渣符合规范要求。
3．3．4．钢筋笼制作、安装
制作钢筋笼时，对钢筋的调直、除锈、截断、弯折与焊接均按规范要求进行。钢筋笼
的主筋尽量为整根，需要对接时，宜采用搭接焊接头，双面焊的搭接长度不小于5d。成品钢
筋笼保证其顺直、尺寸准确，其直径、主筋间距、箍筋间距及加强箍筋间距施工误差，均不
大于20mm。为保证钢筋笼外混凝土保护层的厚度符合规范要求，在其上下端及中间每隔2m的
横截面上设置四个钢筋“耳环”。
钢筋笼吊装之前，先对钻孔进行检测。检测使用的探孔器直径和钻孔直径相符，主要检
测钻孔内有无坍塌和孔壁有无影响钢筋安装的障碍物，如突出尖石、树根和土钉等，以确保
钢筋笼的安装。
钢筋笼吊装时对准孔位，尽量竖直轻放、慢放，遇障碍物可慢起慢落和正反旋转使之下
落，无效时，立即停止下落，查明原因后再安装。不允许高起猛落，强行下放，防止碰撞孔
壁而引起坍塌。
入孔后牢固定位，容许偏差不大于5cm，并使钢筋笼处于悬吊状态。
3．3．5．混凝土灌注
混凝土灌注工作开始后，必须连续不断地进行并且每斗混凝土灌注间隔时间尽量缩短，
拆除导管所耗时间严格控制，一般不超过15min，不能中途停工；在灌注混凝土过程中，随
时探测混凝土高度，及时拆除或提升导管，注意保持适当的埋深，导管埋深一般保持在2－4
m，最大埋深不大于6m。水下灌注混凝土的实际桩顶标高应高出桩顶设计标高0.5m左右。当
混凝土灌注完毕后，待桩上部混凝土开始初凝，解除对钢筋笼固定措施，保证钢筋笼随着混
凝土的收缩而收缩，避免粘结力的损失。
3．3．6．方案实施情况
根据上面的施工方法，第一根钻孔桩刚好没有碰到土钉，很顺利就施工完毕，这与定方
案时的设想一致。本工程共需钻桩38根，只有5根桩碰到土钉，原因是土钉墙被破坏后产生0
．8m的位移，顺势也把土钉拔离了原来设计施工的位置，导致现在钻桩施工时遇到。查看碰
到土钉的钻孔桩的位置，基本上都是在土钉墙位移较大的地方，这跟上面的分析吻合。
3．4．喷射混凝土
等到钻孔桩的混凝土达到龄期后，把土钉墙和办公楼之间的土方清理完毕，拆除原有的
土钉墙，然后在桩身上喷上喷射混凝土，一堵新的挡土墙施工完毕。
3．5．施工监测
为了了解钻桩施工时对原有土钉墙和宿舍楼以及办公楼造成影响情况，施工期间，对它
们进行监测，开始施工时每天一次，施工中段时每星期一次，最后每月一次。每天到宿舍楼
里面观测是否有新的裂缝产生，旧有裂缝是否有扩展。从纪录的数据发现，原有的土钉墙向
外新增位移不到lOmm，宿舍楼和办公楼没有发生位移。由此得知钻桩施工时没有给附近的建
筑物造成影响。
4．加固后的效果
工程在2005年底全部完成，新挡土墙在经历了一年干、湿两季的风雨洗礼，包括台风暴
雨的吹袭，挡土墙未发生新的位移。墙顶的宿舍楼和墙脚的办公楼也在工程竣工的同时重新
投入使用，至今未出现新的裂缝，沉降和倾斜均在规范允许范围之内，本次边坡支护加固取
得很好的效果。
5．结束语
在已塌方的边坡上进行边坡支护加固，想要对其土体和临近建筑物产生较少的影响，用
挡土排桩来加固是一个不错的选择，而且可以得到比较理想的效果。
参考文献
[1]中国建筑科学研究院主编．建筑基坑支护技术规程(JGJ 120－99)．北京：中国建筑
工业出版社，1996
[2]中国建筑科学研究院主编．建筑桩基技术规范(JGJ94－94)．北京：中国建筑工业出
版社，1995
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