1 Introducción
Con el rápido desarrollo de la construcción y renovación urbana en mi país, la tecnología de soporte de los cimientos también mejora constantemente. Los proyectos de pozos de cimentación profunda a menudo se ubican en ciudades bulliciosas, áreas con terrenos de construcción reducidos, reconstrucción y expansión de ciudades antiguas y edificios de gran altura. Aunque el soporte de los cimientos es un proyecto temporal, su tecnología es mucho más compleja que la infraestructura o superestructura permanente. Un poco de descuido no solo pondrá en peligro la seguridad del pozo de cimentación, sino que también dañará los edificios, carreteras, puentes, etc. Se trata de ingeniería de cerramientos, excavaciones de tierra e ingeniería de soporte, etc. En los últimos años, se han desarrollado enormemente pilotes de mezcla de cemento profundos combinados con hormigón proyectado de tubos de acero y tecnología de soporte de anclaje. Este método es seguro, confiable, ahorra tiempo y es adecuado para el soporte de pozos de cimentación en proyectos de construcción de ingeniería.
2 Principio de funcionamiento
2.1 Principio de funcionamiento de la pila de mezcla de cemento profunda
La pila de mezcla de cemento profunda es un método de parada de agua para refuerzo de cimientos y soporte de pozos de cimentación ampliamente utilizado. Utiliza cemento y otros materiales como agente de curado, y utiliza un mezclador especial para forzar que el suelo blando y la lechada de cemento se mezclen en el lugar, de modo que el suelo blando se endurezca y se convierta en un sólido reforzado con cemento con integridad, estabilidad del agua y cierta Fuerza, mejorando así la resistencia y la resistencia del suelo de base. Las propiedades físicas y mecánicas aumentan el módulo de deformación. Es adecuado para procesar limo normalmente consolidado, suelo limoso, loess saturado, suelo arcilloso, suelo de relleno plano y arena suelta saturada sin flujo de agua subterránea. En el soporte de fosas de cimentación, los pilotes profundos de mezcla de cemento también se utilizan como estructuras de soporte avanzadas para fosas de cimentación.
Según la ingeniería geológica, si la formación contiene arena, se puede agregar una cierta proporción de cemento en polvo mientras se agita la lechada de cemento para aumentar la consistencia y el efecto de sellado de la lechada de cemento.
2.2 Principios técnicos de los soportes de tubos de flores de acero
El soporte de tubos de flores de acero es un método de estructura de soporte de pared con clavos para el suelo. El principio básico es transferir la fuerza de tracción generada por los materiales reforzados en la zona activa (zona de deslizamiento) a la zona de resistencia, aumentando la tensión vertical sobre la superficie de deslizamiento, mejorando así la resistencia al corte de la capa de suelo sobre los materiales reforzados. la superficie de deslizamiento utiliza el suelo para La presión pasiva de la tierra proporcionada por la capa genera fuerza cortante y momento flector para resistir el deslizamiento en la zona activa, logrando así el propósito de estabilizar la superficie de excavación. Es decir, la presión desequilibrada del suelo en la zona activa causada por la excavación del pozo de cimentación pasa a través de la superficie de concreto y el anclaje de la tubería de acero, y finalmente es soportada por el anclaje de la tubería de acero. La elevación y la estabilidad general del talud de excavación también se logran reforzando el suelo con tubos de acero.
Antes de excavar el pozo de cimentación, primero se construye la zanja de retención de agua en la parte superior de la pendiente y luego se excava en capas, después de excavar la primera capa de tierra, se rocía la primera capa de concreto sobre la misma; superficie del suelo.
La estructura de soporte del anclaje del tubo de flor de acero consta de dos partes: el anclaje del tubo de flor de acero y la superficie de hormigón armado proyectado. Una tubería de acero de cierto diámetro se convierte en una tubería de filtro (tubería de flores) y el extremo enterrado se procesa en forma de punta de pila, con los orificios del filtro uno frente al otro. El extremo frontal del orificio (punta de fabricación de tubería) es. soldado con barras de acero o placas de acero en ángulo para formar púas y bloques protectores delante de los agujeros. Luego use un martillo de impacto o un clavo para tierra para clavar la tubería de acero en el suelo en el ángulo y la posición diseñados, y luego realice la lechada a alta presión. Rocíe la malla de acero sobre la superficie de la pendiente, coloque las barras de acero y suéldelas a los cabezales de anclaje, y luego rocíe la segunda capa de concreto.
Una vez finalizado el anclaje del tubo floral superior de acero durante un cierto período de tiempo, se realizará la siguiente capa de excavación de tierra, esta capa estará sustentada por hormigón proyectado. Una vez finalizado el trabajo de hormigón proyectado, se construirá oportunamente la zanja de drenaje y el pozo de recogida de agua en el fondo del pozo de cimentación.
El diseño técnico del soporte de anclaje de tubo de acero se basa principalmente en las "Especificaciones técnicas para el soporte de cimientos de edificios" (JGJ120-99).
3 Ejemplos de aplicaciones de ingeniería
3.1 Descripción general del proyecto
Un proyecto en Hunan está ubicado en el centro de la ciudad. El proyecto es una estructura de estructura con dieciocho plantas sobre rasante y una subterránea. El pozo de cimentación del sótano es de 52,0 mx 92,0 m, la profundidad de excavación es de 5,0 m ~ 5,5 m, la circunferencia del pozo de cimentación es de aproximadamente 288,00 m y el área de soporte del pozo de cimentación es de aproximadamente 1,580 m2. La estructura de soporte del pozo de cimentación utiliza principalmente pilotes de mezcla profunda como cortinas de retención de agua y tubos de flores de acero para anclar la estructura de soporte, que se divide en cuatro secciones de soporte.
3.2 Ingeniería Geológica
Según el informe del estudio de ingeniería geotécnica, el terreno del sitio es plano y las capas geotécnicas del sitio son relleno, aluvión, eluvio y granito. Consulte la Tabla 1 para obtener más detalles.
El nivel del agua subterránea en el sitio es de aproximadamente 1,50 m y el agua subterránea tiene un rico contenido de agua. El agua subterránea es principalmente agua estancada de la capa superior y agua confinada.
3.3 Análisis de las dificultades de construcción
El sitio del proyecto es angosto, con edificios en tres lados, un edificio residencial de 3 a 4 pisos con cimientos naturales al este, una carretera municipal al el oeste y un edificio de cuatro pisos en el norte. Instalaciones de construcción temporales (ver Figura 1) solo el lado sur de la pendiente del pozo de cimentación puede tener una pendiente mayor a 1:1, y otras pendientes del pozo de cimentación son cercanas a la vertical; . Durante la construcción se debe garantizar la seguridad de los edificios adyacentes, las carreteras municipales y las tuberías municipales.
Debido al alto nivel freático y a la calidad relativamente mala del suelo, las precipitaciones, las medidas de interrupción del agua y la calidad de los soportes de los cimientos se han convertido en la clave para la construcción del proyecto. En el sur, la época de construcción coincide con la temporada de lluvias. La parada de agua durante la excavación del pozo y la estabilidad de la pendiente del suelo son garantía de una construcción segura.
3.4 Principales medidas técnicas
3.4.1 Cerramiento profundo de pilotes de mezcla de cemento y cierre de agua
Los pilotes profundos de mezcla de cemento se utilizan para reforzar el suelo alrededor del pozo de cimentación Evita que el agua subterránea circundante se filtre en el pozo de cimentación y sirve como una estructura de soporte avanzada para el pozo de cimentación para aumentar la estabilidad de la pendiente, como se muestra en la Figura 1.
Diseño de construcción de pilotes profundos de mezcla de cemento:
(1) Los pilotes de mezcla adoptan una fila de φ 600 @ 400 mm, usando cemento Portland ordinario de resistencia temprana 32.5R, y el relación agua-cemento 0,50 ~ 0,55, penetración de cemento 45 kg/m, polvo de lodo 10 kg/m, ver Figura 2;
(2) La pila de mezcla adopta la tecnología de construcción de cuatro agitaciones y cuatro pulverizaciones, y la la profundidad de control del extremo del pilote es de aproximadamente 7,0 m. El extremo del pilote ingresa a la capa impermeable estable;
(3) La desviación de la posición del pilote de mezcla no excede los 50 mm y la desviación de verticalidad de. el pilote de mezcla no excede el 65438±0%;
(4) Se debe garantizar la calidad del traslape entre pilotes y el intervalo entre pilotes adyacentes no excederá las 24 horas;
(6) El hormigón proyectado de perforación debe agitarse hasta la elevación del fondo del pilote diseñado y el hormigón proyectado debe mezclarse en el lugar durante 30 segundos;
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3.4.2 Diseño de soportes de pernos de tubo de flor de acero
(1) Según el informe de investigación de ingeniería geotécnica del sitio, los indicadores físicos y mecánicos de la capa de suelo se muestran en la Tabla 2.
(2) El área alrededor del pozo de cimentación se puede dividir en tres áreas: Área A, Área B y Área C según las condiciones de la pendiente. El área A está en el lado este del pozo de cimentación. y el Área B está en los lados oeste y norte del lado del pozo de cimentación, lo que representa la mitad de la longitud del soporte del pozo de cimentación. El Área C está en el lado sur del pozo de cimentación; las áreas A y B están sostenidas por paredes de clavos de suelo. y el área C utiliza pilotes de mezcla en pendiente natural para detener el agua.
De acuerdo con el diseño estructural del sótano del edificio, el soporte del pozo de cimentación adopta el tipo de estructura de soporte de anclaje de tubo de flor de acero (pared de clavos del suelo), el coeficiente de importancia de la pared lateral del pozo de cimentación es 1,0, la base la profundidad del pozo es de 5,5 m y el nivel del agua subterránea es de - 1,5 m, el ángulo de pendiente de la pared es de 90°; consulte la Tabla 3 para conocer la selección de parámetros de nivelación en cada área;
(3) Se diseñan cuatro filas de tubos de flores de acero para los perfiles de soporte en las áreas A y B. Los parámetros de diseño se seleccionan en la Tabla 4. Diseño del dibujo: consulte las secciones transversales de los soportes de las áreas A, B y C (Figuras 3, 4 y 5).
Requisitos de diseño específicos:
Los anclajes comunes utilizan tubos de flores de acero φ48, con una longitud de 6 m ~ 9 m y un ángulo de inclinación de 15. El cemento de inyección a presión es una lechada de cemento Portland ordinario 32,5R. El fondo se inyecta una vez y la presión de inyección alcanza 0,6 MPa ~ 0,8 MPa. Después de llenar la lechada, la presión se estabiliza durante 3 min ~ 5 min. El concreto cerca de los orificios de la lechada debe ser capaz de resistir la presión generada por la lechada. ② Longitud de soldadura de la barra de refuerzo: 10d en un lado, 5d en ambos lados, si se utiliza superposición, la longitud de superposición es 40d (3) La pendiente lateral se rocía con malla reforzada colgando, la malla de refuerzo es φ 6 @ 200 × 200; , y las barras de acero del esqueleto son φ 16. Dispóngalas a lo largo de la posición del anclaje. El espesor total del hormigón proyectado es 100 y el grado de resistencia es C20, como se muestra en las Figuras 6 y 7. (4) La resistencia del cuerpo del anclaje debe ser superior al 70% de la resistencia de diseño antes de que se pueda realizar la excavación de la siguiente capa de tierra. ⑤ Después de que se haya completado el enlechado del anclaje del tubo de flor de acero superior durante un cierto período; Con el tiempo, se puede excavar la siguiente capa de tierra y se debe pulverizar sobre esta capa Soporte de anclaje. Una vez finalizados los trabajos de anclaje, se deberá construir oportunamente la zanja de drenaje y el pozo de recogida de agua en el fondo del pozo de cimentación.
3.5 Flujo del proceso de construcción
3.5.1 Construcción de pilotes de mezcla profunda de cemento
1) Flujo del proceso: Medición y posicionamiento → Martillo de mezcla profunda en el lugar → Mezclado listo Perforación → Mezclado y levantamiento de hormigón proyectado → Mezclado y perforación repetidos → Mezclado y levantamiento repetidos → hasta el pozo → apagar el mezclador → colocar el martinete
2) Medidas técnicas de construcción
① Requisitos de medición: mida y establezca con precisión la posición del pilote según el punto del eje y el punto de control de la posición del pilote, con una desviación de ≤50 mm.
② Alineación del martinete: la broca; debe estar estrictamente alineado con la posición del pilote durante la construcción (el error es menor o igual a 20 mm. Ajuste el martinete para garantizar la estabilidad del equipo de elevación y la verticalidad del marco guía (la desviación de verticalidad no excede el 1%); ), y la desviación de la posición del pilote no supera los 50 mm;
③ Preparación del lodo: el lodo sigue estrictamente la proporción agua-cemento 0,50~0,55, proporción de mezcla de cemento 10%~12%. Calculado en base a la gravedad específica promedio de la capa de suelo de aproximadamente 1,6T/m3 y el diámetro del pilote de 600 mm, es 0,28m3/m× 1,6t/m3× 600. De acuerdo con el requisito de un tanque de lodo para cada pila, se debe preparar y utilizar al mismo tiempo;
④Inspección de la broca: verifique la broca antes del inicio de cada turno y el diámetro de la la broca es
⑤La pila de mezcla adopta el proceso de "cuatro" Agitar cuatro pulverizaciones ", es decir, el proceso de pulverización se lleva a cabo en el orden de "dos pasadas y dos pasadas", y la velocidad de descenso y elevación cumple con los requisitos de diseño de construcción;
⑥ Se utiliza cemento Portland ordinario 32.5R y cada lote de cemento debe tener certificados de conformidad e informes de pruebas de rendimiento del material. No se deben utilizar diferentes marcas y lotes de cemento al mismo tiempo.
3.5.2 Construcción de soporte de pernos para tubería de flor de acero
1) Proceso de construcción de soporte de pendiente: ① Reparación manual de pendiente → ② Hormigón proyectado → ③ Golpe de tubería de acero → ④ Lechada de alta presión → ⑤ Redes colgantes, barras de acero soldadas y anclajes → ⑤ Hormigón proyectado;
2) Tecnología de construcción de anclajes de tuberías de acero:
① Procesamiento de tuberías: utilice tuberías de acero φ 48 como tuberías de filtro de agua (flor tuberías), enterrado El extremo rectificado se procesa en forma de punta de pilote. El espacio relativo entre los orificios del filtro de agua es de 500 mm. El extremo frontal del orificio (lado de la punta que forma la tubería) está soldado con barras de acero o bloques de acero en ángulo para formar púas y bloques protectores frente a los orificios, como se muestra en la Figura 8.
(2) Clavado: utilice un martillo de impacto o una máquina clavadora para alinear el tubo de acero en el ángulo y la posición diseñados, e introduzca el tubo de acero en forma de flor en el suelo hasta la longitud diseñada.
(3) Lechada a presión: use una bomba de lechada y conéctela al cabezal de la tubería de acero a través de una tubería de lechada de alta presión. Utilice tecnología de lechada lenta de baja presión para presionar la lechada de cemento. Cemente y prepare el cemento de acuerdo con la relación agua-cemento de 0,50 ~ 0,55. Lechada, agregue un agente de resistencia temprana, la presión de la lechada alcanza 0,6 MPa ~ 0,8 MPa y la lechada se puede detener después de estabilizar la presión durante 3 min ~ 5 min.
3) Tecnología de construcción de soporte de hormigón proyectado de anclaje:
(1) Excave la superficie de trabajo y recorte la pendiente de acuerdo con los requisitos de diseño, rocíe concreto sobre la superficie una o dos veces según el; condiciones del suelo;
(2) Romper la tubería de acero;
(3) Atar la malla de acero, reservar las barras superpuestas (la longitud de las barras de malla superior e inferior es de 300 mm), el error de la malla de acero no deberá ser superior a 20 mm, soldar las barras de acero y utilizar cabezales de tubos de acero para reforzar la soldadura de las nervaduras;
(4) Rocíe hormigón de piedra fina hasta el espesor diseñado Se pueden utilizar cabezas de anclaje o pilotes para controlar el espesor y se deben agregar aceleradores al concreto.
⑤Después de 3 días de proyección de concreto en la capa superior, se puede realizar la excavación y proyección de concreto en la siguiente capa, y este ciclo continúa hasta la elevación del fondo del pozo. ⑥El concreto en la superficie del concreto proyectado debe curarse dentro de los 7 días posteriores a la finalización del concreto proyectado.
4 Evaluación y resumen del efecto de la construcción
Este proyecto utiliza una combinación de pilotes profundos de mezcla de cemento y anclajes de tubos de flores de acero, aprovechando al máximo las ventajas de los dos métodos. Según el monitoreo de la excavación en el sitio y la observación de desplazamiento, el desplazamiento máximo en el área A es de 6 mm y el desplazamiento máximo en el área B es de 5 mm.
En este proyecto de soporte de pozo de cimentación, antes de determinar el método de pilotes profundos de mezcla de cemento combinados con hormigón proyectado de tubo de flor de acero y soporte de anclaje, se demostraron en detalle otras estructuras de soporte, como los pilotes profundos de mezcla de cemento, combinados con Con el método de soporte de pilotes, se puede ahorrar el 35% del costo del proyecto. En capas sueltas de arena y limo, cuando se utilizan pilotes de mezcla de cemento profundos para detener el agua, la penetración y mezcla adecuadas del cemento en polvo y el cemento lograrán un buen efecto de retención de agua y reducirán los costos. El período de construcción efectivo de este proyecto de soporte del pozo de cimentación es de 45 días, lo que se cruza con la excavación de tierra. El período de construcción es corto, lo que permite ganar tiempo para la construcción.
El diseño del soporte del pozo de cimentación debe considerar el impacto de la excavación de tierra y los métodos y secuencias de excavación en la deformación del sistema de estructura de soporte horizontal, fortalecer el análisis oportuno y la investigación de diseño de la detección dinámica de ingeniería y sus resultados. y realizar investigaciones sobre el pozo de cimentación. El apoyo tiene un papel orientador. La práctica ha demostrado que la aplicación de pilotes de mezcla de cemento profundos y soportes de anclaje de hormigón proyectado con tubos de acero descritos en este artículo en proyectos de soporte de pozos de cimentación no solo es eficaz, sino también de bajo costo, altamente específico y digno de promoción.
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