復合土釘支護技術在深基坑支護工程中的應用

唐曉峰

摘要：復合土釘支護技術是將土釘墻與其他支護形式或施工措施聯(lián)合應用于土體開挖和邊坡穩(wěn)定的一種新的擋土技術。它將土釘墻與預應力錨桿等結合起來，使得土釘墻技術在深基坑中應用及垂直土釘墻成為現(xiàn)實，并改善了土釘墻支護形式變形較大的缺陷。本文主要介紹復合土釘支護技術在某科技大廈深基坑工程中的應用并結合工作實踐中遇到的有關問題進行論述。

關鍵詞：復合土釘；基坑支護；施工；預防措施

前 言

深基坑支護工程影響整個工程的施工質(zhì)量與安全。隨著我國高層建筑的迅速發(fā)展，深基坑支護技術已成為建筑施工的一個難點、熱點問題，廣泛引起政府行政管理部門和設計、施工、監(jiān)理、建設等單位的高度重視，并逐漸形成為地基基礎的一個專門領域。

近年來隨著深基坑開挖工程的逐漸增多，深基坑支護技術有了很大發(fā)展。在深基坑開挖工程中，復合土釘支護現(xiàn)已成為樁、墻、撐、錨支護之后又一項較為成熟的技術。其特點是，在土釘墻原位加固土體基礎上，利用預應力錨桿把邊坡側土壓力荷載傳到滑移面之外的土體深部，以充足的錨固力，保證邊坡的長期整體穩(wěn)定性。使土釘墻技術的應用范圍得到了拓寬。

1工程概況

某科技大廈工程主體地上十六層，裙房六層，均設三層地下室（近似正方形布置），主體建筑西側、南側分別為1＃、2#雙層汽車坡道。該工程結構形式為鋼筋混凝土框架剪力墻結構，筏板基礎，建筑面積71321.38m2,占地面積13877.80m2。基底標高－15.72m（局部－17.15 m）。

2場地工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

2.1工程地質(zhì)條件

該工程場地地貌單元屬某河沖洪積扇中部，地形較平坦，地面絕對標高47.55m～48.57m。在鉆探深度范圍內(nèi)地層按其成因類型與沉積年代分為人工堆積和第四紀沉積層兩大類，地基土主要由人工填土及第四系沖洪積成因的粘土、重粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粘土和砂性土及圓礫、卵石組成。地層由上而下為：

雜填土①；砂質(zhì)粉土②：該層局部地段分布有粉質(zhì)粘土②1；粉質(zhì)粘土③：該層局部地段分布有粉細砂③1，砂質(zhì)粉土③2；粉質(zhì)粘土④；粉質(zhì)粘土⑤：大部地段分布有砂質(zhì)粉土⑤1；粉質(zhì)粘土⑥：大部地段分布有粘土⑥1，粘質(zhì)粉土⑥2；細中砂⑦；卵石⑧:個別地段分布粉質(zhì)粘土⑧1，此層未揭穿，最大揭露厚度12.70m，鉆至最低標高12.62m。

基礎持力層涉及粉質(zhì)粘土⑥層，粘土⑥1層，粘質(zhì)粉土⑥2層。

2.2地下水特征

實測地下水兩層。第一層屬臺地潛水，靜止水位相應標高為42.07～43.20m（埋深4.60m～6.50m），主要接受大氣了降水補給；第二層為第四紀孔隙潛水，靜止水位相應標高為19.24～19.62m（埋深為28.10m～28.8m）。

該工程基坑降水由建設單位單獨招標并先期施工，已降低水位至－18m，具備土方開挖條件。

3支護方案選擇

3.1基坑周邊環(huán)境

擬建場地為建設單位老廠區(qū)，地下范圍內(nèi)房屋基礎、廢棄管線較多，建筑場地的周邊環(huán)境較復雜?；颖眰乳_挖上口線外15 m遠處為一單層廠房，西側有天然氣和熱力等管線，西側有一條高壓線路，東側、南側緊鄰城市道路；西側基坑開挖范圍內(nèi)有一條廢棄污水管線及污水泵房。

3.2支護方案確定

本工程開挖深度、面積均較大，根據(jù)基坑周邊環(huán)境、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)、施工季節(jié)等條件和同類工程施工經(jīng)驗，本著安全可靠、技術可行、經(jīng)濟合理的原則，通過對多種支護方案的分析、對比，確定本工程的基坑支護采用復全土釘支護技術。

該工程基坑側壁安全等級按二級考慮，側壁重要性系數(shù)取1.00。根據(jù)基坑外側臨建、相鄰公路位置、荷載及基坑側壁土層情況，按《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120－99）有關規(guī)定，采用以分項系數(shù)表示的極限狀態(tài)設計表達式，分別對基坑各側壁進行支護結構設計。

以主體基坑支護設計為例：土釘鋼筋采用Φ20～Φ25Ⅱ級鋼筋，梅花形布置，水平間距1.2～1.5m，垂直間距1.0～1.4m，成孔直徑110mm，入射角度10°，土釘長度10～13mm，共設9道；混凝土面層厚80～100mm,配置Φ6.5@200×200鋼筋網(wǎng)，加強筋Φ16Ⅱ級鋼筋；在槽深5.2m、9.3m處設兩道預應力錨桿，材料為1－7Φ5鋼絞線水平間距1.5m，成孔直徑150mm，入射角度10°，錨桿長度分別為16m、15m，錨在18a槽鋼腰梁上。

支護結構的穩(wěn)定在很大程度上取決于施工方法、施工工序和施工進度。需要考慮的不利情況是：開挖到某一作業(yè)面的深度，但尚未能及時設置這一步的土釘或注漿強度未達到設計要求時。臺地潛水深度范圍內(nèi)邊坡的穩(wěn)定施工時需要加強監(jiān)控。最危險的階段一般是開挖至坑底而最后一排土釘尚未設置時。綜上所訴應根據(jù)施工期間不同開挖深度及基坑地面以下可能滑動面采用圓弧滑動簡單條分法進行整體穩(wěn)定性驗算。

4 施工過程中預防措施

由于本基坑采用機械大開挖，所以施工過程中的及時快速支護對于基坑的穩(wěn)定性具有極其重要的影響。土方施工必須與護坡施工及降排水密切配合。護坡施工要求必須分層分段的均衡開挖，現(xiàn)場設專人負責挖方與護坡施工的協(xié)調(diào)，控制每步的開挖深度和合理安排作業(yè)順序，做到分層分段開挖并不間斷地及時支護。做到每段開挖長度、每層開挖深度與土釘垂直間距相匹配，一則便于土釘施工，二則避免超挖造成邊坡塌方。

錨桿、土釘與土體之間的界面粘結力是其抗力得以發(fā)揮作用的基礎，應確保錨桿、土釘長度和注漿質(zhì)量。土釘?shù)拈_挖效應要求一排土釘設置后應停留一段時間，或使用早強劑、膨脹劑，使注漿體達到一定強度并與周圍土體粘結牢固后，再進行下步開挖，這樣不但使土釘?shù)淖饔玫靡猿浞职l(fā)揮，而且保證土釘支護邊坡具有良好的工作性能，并處于穩(wěn)定狀態(tài)。

噴射混凝土可根據(jù)地層情況“先錨后噴”或“先噴后錨”（土質(zhì)松劑散時），通過加速凝劑控制初凝和終凝時間，加快注漿和噴面混凝土早期強度的發(fā)展，保證土釘與噴錨面的牢固連接。

邊坡支護的破壞是逐步發(fā)展的?；娱_挖與支護必須根據(jù)設計要求進行監(jiān)測，重點監(jiān)測邊坡的垂直沉降和水平位移，注意觀察土釘、錨桿端部附近的地表有無裂縫等，自始至終將施工過程與現(xiàn)場的測試監(jiān)控相結合。

本工程基礎較深，面積大，挖土時正值雨季，施工中要求密切注意邊坡穩(wěn)定情況。開挖前按方案要求布置好觀測點，并測得初始值，基坑開挖及支護施工期間每天監(jiān)測一次，當監(jiān)測結果變化速率較大時，每天監(jiān)測兩次。當有事故征兆出現(xiàn)時，應連續(xù)監(jiān)測。如發(fā)現(xiàn)異常變形，應立即停止基坑內(nèi)作業(yè)，分析原因，采取增補錨桿、還土等加固措施，確保邊坡安全。

基坑開挖要重點解決好基坑排水問題。為防止雨季降水或基坑側壁滲水，基坑施工期間對工程周圍的地表水，應采取有效的截水、排水 、擋水措施，外延坡面1m抹平做散水面，防止地表水流入基坑內(nèi)。施工中應對地質(zhì)勘察資料作必要的復查與補充，減少因勘察資料不全或數(shù)據(jù)有誤而導致的工期延誤或損失。

本工程因上層滯水含水層滲透系數(shù)小，降水難度較大，易在坑壁形成一定的懸掛水，呈現(xiàn)出水點及滲水線，基坑開挖時，采用堵排措施予以解決，即在噴護混凝土面層內(nèi)預埋塑料管將滯水導出坡面，排水管長0.5～1 m，根部加滲水孔并用麻絲與濾料填充。錨噴面深入基坑底200mm，在槽底坡角處設置排水溝、集水坑，用水泵抽排至槽頂排水管網(wǎng)中。

預應力錨桿：錨固段注漿強度大于15MPa并達到設計強度等級的75％后方可進行張拉，錨桿張拉順序應考慮對鄰近錨桿的影響。張拉分三級張拉，每一級要分別記錄拉伸長度，張拉至設計值時，再次檢查各連接點的情況，必要時應對節(jié)點進行加固，待額定壓力穩(wěn)定后鎖定。

結束語

由于工程地質(zhì)情況的復雜性和復合土釘支護技術設計的局限性，護坡設計和施工中難免存在不足之處，只有及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應措施調(diào)整支護結構做法，才能防止工程事故的發(fā)生。

本工程基坑深度大，場地狹小，基坑周圍地下障礙物較多，地層土質(zhì)比較復雜，這些都給設計和施工帶來了很大困難。但通過嚴格的施工管理，通過大家共同努力，在挖土、護坡施工中針對出現(xiàn)的各種不利情況，及時采取切實可行的處理措施，圓滿解決了施工中出現(xiàn)的各種難題，對周圍地下管線及建筑物未造成任何影響，工程質(zhì)量高、施工速度快，基坑安全穩(wěn)定。復合土釘支護技術在本工程深基坑支護工程中應用取得成功。