鋼管樁土釘墻復(fù)合支護(hù)體系在某基坑工程中的應(yīng)用

劉玉華，王立俊，李明勝

（中國煤炭地質(zhì)總局江蘇煤炭地質(zhì)局，南京210046）

鋼管樁土釘墻復(fù)合支護(hù)體系在某基坑工程中的應(yīng)用

劉玉華，王立俊，李明勝

（中國煤炭地質(zhì)總局江蘇煤炭地質(zhì)局，南京210046）

通過基坑采用的鋼管樁+土釘墻復(fù)合支護(hù)體系施工應(yīng)用，介紹其設(shè)計思路、計算過程、驗算及最終效果，論述了該支護(hù)體系在類似施工條件下，具有較大的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

基坑支護(hù)；鋼管樁；土釘墻

1 工程概況

擬建建筑物位于通江大道東側(cè)，加拿大飯店北側(cè)。擬建建物為地上20層地下2層的框架結(jié)構(gòu)綜合樓，建筑面積約3.3萬m2。場地整平后的標(biāo)高約為5.30m，設(shè)計基坑開挖的最大深度為10.30m。

1.1 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

工程場地為拆遷重建區(qū)，地基主要為填土層和第四系沉積層，各土層的物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 各土層的物理力學(xué)參數(shù)

基坑開挖影響深度內(nèi)的地下水主要為上層滯水或淺層承壓水。上層滯水賦存于一層雜填土中，主要受大氣降水及地表水補(bǔ)給，水量較小，水位埋藏深淺隨季節(jié)而變化?？辈鞎r測得該含水層水位埋深為1.5～ 2.0m。淺層承壓水主要賦存于7、8層砂土中，受地表水體補(bǔ)給，水位埋深為7.3m左右。

1.2 場地及工程特點(diǎn)

(1) 該場地基坑開挖深度范圍內(nèi)的上部雜填土較厚，尤其是場地北、西側(cè)，最厚達(dá)3.0m多，以素填土為主，穩(wěn)定性較差。東、南側(cè)分布有較厚的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，流塑，壓縮性高，液性指數(shù)平均值達(dá)1.17。

(2)基坑?xùn)|側(cè)有5層建筑，最近距離約10m；基坑南側(cè)7.0m為城市交通干道，基坑周邊條件比較復(fù)雜。

(3)該場地位于市中心區(qū)，對基坑開挖過程中引起的地面沉降和位移要求比較嚴(yán)格。

2 基坑支護(hù)方案選擇

支護(hù)方案的選擇是在綜合考慮基坑的開挖深度及形狀、場地工程地質(zhì)條件及周邊環(huán)境等眾多因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。

土釘墻的支護(hù)造價低廉，在經(jīng)濟(jì)上具有明顯的優(yōu)勢，目前在基坑工程中 得到廣泛的應(yīng)用。該基礎(chǔ)開挖深度7.3~10.3m，開挖范圍內(nèi)基坑邊坡主要為粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粘土、粉質(zhì)粘土及粉砂夾粉土。本工程適合土釘墻支護(hù)，同時考慮邊坡范圍存在淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，采用鋼管樁+土釘墻的復(fù)合土釘墻支護(hù)體系，其優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)可以解決局部周邊用地受限的問題，且能確保周邊管線、道路及建筑物的安全。

(2)鋼管樁剛度大，變形小，整體穩(wěn)定性強(qiáng)，能保證基坑側(cè)壁的安全與穩(wěn)定，并且能有效控制邊坡的沉降變形。

(3)鋼管樁底有一定的嵌固深度，能有效增強(qiáng)坡底支撐，控制基底的位移和變形。

3 基坑支護(hù)設(shè)計

根據(jù)基坑開挖深度的不同結(jié)合場地工程地質(zhì)情況，將基坑支護(hù)劃分為4個區(qū)段。本文以基坑?xùn)|南側(cè)軟土區(qū)為例來說明本支護(hù)體系的設(shè)計。

本段基坑開挖深度為10.30m，擬采用1:0.5放坡，在坡面布置7排土釘，呈梅花狀布置。考慮到本區(qū)段存在較厚的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，為增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性和控制變形，分別在坡面距邊坡底邊線橫向距離0.55m、1.55m、2.55m及3.55m處增設(shè)4排φ108@1000的鋼管樁（支護(hù)體系參數(shù)圖見圖1）。

圖1 支護(hù)體系參數(shù)圖

3.1 計算方法及參數(shù)

計算過程采用土釘墻理論計算[1]、[2]，采用BISHOP條分法進(jìn)行土釘墻穩(wěn)定性分析，滿布荷載q值取10.00kN/m2，土層厚度以S11孔計。土釘?shù)木唧w參數(shù)見表2。

表2 土釘墻支護(hù)參數(shù)

3.2 土釘計算結(jié)果分析

根據(jù)土坡穩(wěn)定安全系數(shù)計算得出本邊坡的安全系數(shù)符合規(guī)范要求，各排土釘?shù)挠嬎憬Y(jié)果見表3。

3.3 注漿及面層設(shè)計

注漿材料選用水泥砂漿，強(qiáng)度不低于M15，漿液采用32.5級普通硅酸鹽水泥配制，水灰比0.45，注漿量為40kg/m。

面層為現(xiàn)場噴射混凝土而成，設(shè)計混凝土強(qiáng)度為C20，砼的配比為水泥:黃砂:石子=1:2.5:2.5，噴射厚度8cm，噴射壓力為0.3～0.5Mpa。面層中間鋪設(shè)1目鐵絲網(wǎng)，采用雙向φ6.5的鋼筋焊接，鋼管樁處采用雙向2φ16的通長鋼筋加強(qiáng)鋼管樁、土釘與面層聯(lián)接。

3.4 降水及排水設(shè)計

根據(jù)場地內(nèi)水文地質(zhì)情況，本基坑采用集水井明溝排水[3]，必要時結(jié)合采用管井或輕型井點(diǎn)降水，坡面采用泄水孔排水，坡頂做好排水溝截水系統(tǒng)。

4 工程施工順序

本基礎(chǔ)工程施工順序如下：

平整場地—測量放線—第一層開挖—修坡—土釘施工—掛網(wǎng)噴砼—面層養(yǎng)護(hù)—（重復(fù)施工第二層）—第三排土釘施工—鋼管樁施工—掛網(wǎng)噴砼—面層養(yǎng)護(hù)—循環(huán)下層土釘及鋼管樁施工。

5 基坑支護(hù)效果

在施工過程中在基坑坡頂上設(shè)6組沉降、位移觀測點(diǎn)，東側(cè)建筑物及南側(cè)道路各設(shè)4組沉降觀測點(diǎn)，開挖期間，每天監(jiān)測1次，直至基坑完工，在后期則2~3天觀測一次，至變形穩(wěn)定為止。根據(jù)《基坑土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（CECS96：97），本工程邊坡位移的預(yù)警值為45mm。結(jié)合本工程的實際情況，本工程的預(yù)警值設(shè)為35mm。

基礎(chǔ)工程施工完成半年后，邊坡頂部最大位移30mm，淤泥質(zhì)粘土處局部有小塊崩塌發(fā)生；南側(cè)道路最大有4mm的沉降，原因是在基坑南部開挖時揭露⑦粉砂發(fā)生較多滲水而導(dǎo)致；在基礎(chǔ)工程完成后一年，南側(cè)道路有2~3mm左右的反彈，基本恢復(fù)原狀。證明鋼管樁+土釘墻的復(fù)合支護(hù)體系能有效控制邊坡的位移變形，能保證邊坡的安全穩(wěn)定。

6 結(jié)束語

本工程采用的鋼管樁+土釘墻的復(fù)合支護(hù)體系經(jīng)過一年的邊坡位移及周邊地面沉降監(jiān)測，邊坡穩(wěn)定安全。本支護(hù)體系與同規(guī)模工程的護(hù)坡樁相比，可節(jié)約20%的工期及22%的工程造價。工程的成功說明該支護(hù)體系在相同的工程地質(zhì)條件下，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

[1]《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99.

[2]《基坑土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)程》CECA96:97.

[3]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002.

Application of the Composite Support System of Steel Pipe Pile & Earth Nail Wall to Foundation Pit Engineering

LIU Yuhua, WANG Lijun, LI Mingsheng
(Jiangsu Bureau of Coal Geology, China National Administration of Coal Geology, Nanjing 210046)

This paper has introduced the application of the composite support system of steel pipe pile & earth nail wall to foundation pit engineering, which includes the devising idea, calculation process, checking result, and final effect. The practice proves that this composite support system has some relative greater technique and economical advantages under the similar construction conditions.

support system of foundation pit; steel pipe pile; earth nail wall

TU4

A

劉玉華（1982-），男，漢族，江蘇建湖人，2005年畢業(yè)于華東理工學(xué)院（華東地質(zhì)學(xué)院）資環(huán)系，助理工程師，主要從事地質(zhì)工程相關(guān)技術(shù)工作。