土釘支護基坑破壞原因與處理措施

沈　嘉

[摘要]文章針對桌基坑支護工程事故實例，對基坑支護設計、施工以及周圍環(huán)境等綜合因素進行分析。提出施工過程引起基坑變形后的技術處理及監(jiān)控措施。

[關鍵詞]土釘；基坑破壞；復合土釘支護

[作者簡介]沈嘉，廣州市中天建筑工程有限公司，廣東廣州，510655

[中圖分類號]TU473

[文獻標識碼]A

[文章編號]1007-7723(2009)06-0137-0003

基坑支護是現代建筑工程中一個重要的施工環(huán)節(jié)，它處理得好壞直接影響工程的質量、安全、進度以及工程的投資；同時，由于基坑支護處理中存在很多不確定的因素，如支護方案設計、施工方案選擇、工程施工的地質條件情況，甚至施工期間的天氣變化等，都直接或間接地影響基坑支護的成敗，因此，基坑工程施工事故也頻繁發(fā)生。以下就某基坑土釘支護施工過程中出現支護破壞原因進行分析并對其所實施的技術處理措施進行闡述。

一、工程概況

某建筑物是一綜合辦公樓工程，建筑物總共為九層框架結構，地上部分為八層，地下一層；總建筑面積15019m2，其中地下室長約60m，寬約30m，建筑面積為1 800m2,基礎采用沖孔灌注樁?；訓|離城市馬路人行道側基石約5m，北面相距6m左右為一4.5m～8m高的毛石擋土墻，擋土墻后是一土坡小高地，南面相距約20m為市政馬路，西面相距6m為一幢學校辦公樓。

二、基坑支護技術方案及基坑破壞情況

基坑實際開挖深度5.6m，設計4排錨桿，排距1.2m，水平距離1.0m，梅花型布置，錨桿頭部鋼筋橫向焊接，上二排錨體采用d=28mm鋼筋，長度L=15，0m，打入角5。向下；下二排錨體采用d=25mm鋼筋，長度L=12.0m，打入角10°向下。同時為進一步改善錨桿的力學性能，采用二次注漿，首次注入水泥砂漿，水泥：水：砂=1：0.6：1，注漿壓力為O.5Mpa，待達到初凝狀態(tài)時，采用二次注漿(純水泥漿)，注漿壓力為1.2Mpa。鋼筋坑壁面采用間距200雙向鋼筋網片布滿，采用1OOmm厚C25細石噴射砼封面。基坑邊每隔15m設水平位移監(jiān)測點。

基坑開挖于2005年7月份開始，首先從西側進行施工，方向由南向北進行，然后在南北兩側分別由西向東進行，當施工層面達到基坑深4.0m左右，西、北兩側的學校辦公樓與毛石擋土墻出現了不同程度的裂紋，而在東側靠南約20m范圍內發(fā)現地坪上距離基坑水平6m處有一條寬6～12mm平行于基坑的裂縫，并發(fā)現這側的擋土墻向基坑方向發(fā)生傾斜，基坑底部土體向坑內滑移約O.16m,且有繼續(xù)發(fā)展勢頭，施工單位立即研究決定臨時采用土方回填措施，并加打鋼管樁以加固基坑邊坡土體。第二天下雨后發(fā)現基坑壁滲出少量雨水，基坑土體水平總位移已達52mm，接近預警值60mm，隨即聯系有關部門研究控制措施，下午地表裂縫寬度達30mm，擋土墻出現裂縫，地表出現下沉，施工單位隨即采取場地卸載措施，情況仍未得到控制，隔天凌晨，西側部分基坑坍塌，基坑地表幾米范圍內土體倒入坑內，造成大量斷樁。為了防范更大的安全問題的出現及后續(xù)施工的順利進行，技術部門對塌方的原因作了詳細的分析。

三、基坑邊坡塌方原因分析

經現場調查后表明，基坑邊坡塌方的主要原因是：

1，設計原因：由于本工程的淤泥層較厚，且第二層淤泥質粘土厚度變化大，而設計認為基坑較淺，而使用單一的支護辦法。采用理正深基坑支護F-SPW軟件進行計算，計算中選取軟土層最厚的剖面計算，結果顯示，原來設計較粗糙，該部位的土釘偏短。

2，地質原因：(1)由于場地地質條件復雜，根據分析，土體主要是力學性能效差的淤泥質粘土，在擋土墻及土層上部的荷載作用下滑向基坑內側；(2)由于擋土墻后邊又是土坡小高地，原毛石擋土墻地基淺，所以地下水及大量雨水滲入土層，土體自重增加，水的滲流使基坑邊坡土體產生一定的動水壓力，土體豎向裂縫中的積水則產生一定的靜水壓力。另一方面，土體內含水量增加使土顆粒間產生潤滑作用，原有土體的內摩擦角大大減小，從而使基坑邊坡土體下滑力增加而抗剪強度降低；(3)土釘支護特別適合于有一定粘性的砂土、粉土、硬塑性以上的粘土，對于軟土，在采取一定措施后也有可能采用。但從本工程實際開挖后的土質情況看，西側土層多為飽和軟粘土，原設計方案又無其他加強措施，軟土的蠕變使支護結構或土體整體位移顯著是必然的。

3，施工原因：(1)施工單位在基坑開挖的過程中，未能完全根據土釘對軟土基坑支護的施工特點進行施工。根據要求，基坑應分層、分段開挖土方，分層高度在1.2m以內，分段長度也應控制在15m內，開挖后及時封閉土體，施工土釘，在采用機械挖土后，該預留300mm的土體^工修坡，邊坡修整后及時噴射一層混凝土，以防雨水沖刷。而在本工程中，施工作業(yè)速度快，土釘墻支護土體部分開挖一次性長度達50m，致使開挖土體后暴露時間過長，未根據土體的特點及時進行有效的加固處理。(2)打樁結束后，土體中存在超靜孔隙水壓力，施工時，土體中的水壓力還來不及消散。(3)注漿的水灰比過大，造成多余的水滲入原始土層，從而在消極方面影響了土層的物理性能。(4)噴射混凝土沒有完成很好的養(yǎng)護，從而使混凝土壁出現一些小裂縫，加劇了地下水及雨水滲漏的同時也減小了混凝土壁的強度和剛度。

四、事故處理的措施

1，采用土方回填措施，待土體穩(wěn)定，土釘墻局部位置加打臨時松木樁支護。

2，基坑主要土層為軟土，對于已破壞部分的基坑采用坑外3排花管注漿，以改善軟土，提高土釘的抗拔能力和基坑的局部及整體穩(wěn)定性。注漿工藝：鉆頭鉆至設計標高后，將鉆桿上部(鉆桿為~50無縫鋼管)與注漿泵連接，從底部開始注漿，通過液壓注漿泵將水泥漿液注入土中；鉆頭呈花管形式，頂端封閉，四周開直徑8mm注漿小孔。每層注漿完成后，將鉆桿提升0.3m，邊拔邊注，直至注到孔口，拔出鉆頭，封孔候凝。

3，加固錨釘與加強筋間的焊接。加密第一層、第二層錨釘數量，且把錨桿加至16m長，增加其摩擦力，以減少坡頂水平位移；有裂縫處用壓力灌漿填實，防止雨水滲入。

4，基坑四周采用有效的明溝排水措施，即在沿基坑四周，在基礎平面范圍以外挖明溝，在基坑角落再設置集水井。在塌方處加設2排lOm深軟式透水管以排除該處的地下水。

5，在高水位的軟土地層中，因其自立性差，易產生流砂和管涌的可能，尤其在飽和粉質粘土、淤泥質粉質粘土等層面，單純的土釘墻不能滿足基坑圍護的安全性。而應采用復合型土釘墻支護，復合型土釘墻支護主要是水泥土攪拌樁與土釘墻的結合應用。通過水泥土攪拌樁對邊坡土體進行土體加固，解決土體自立性、隔水性以及噴射面層與土體的粘結問題；以水平方向壓密注漿及二次壓力灌注解決土體加固及土釘抗拔問題；以相對較深的攪拌樁插入深度解決坑底的抗隆起、管涌和滲流問題，形成防滲帷幕、超前支護及土釘等組成的復合型土釘支護。

五、基坑施工的處理效果

按上述措施進行施工后，對整個基坑及鄰近建筑物的位移進行了監(jiān)測，隨著施工的進展，邊坡變形逐步得到了控制，基坑西側建筑物墻體裂縫上所貼測試紙條沒有再發(fā)生斷裂，裂縫寬度無變化，而西側擋土墻在塌方段經處理，出現極小水平移位后也趨于穩(wěn)定。所有施工完成后，基坑又經過了幾場大雨的考驗，邊坡均無明顯位移。基坑變形的數據如下：

1，基坑邊坡的監(jiān)測：沿基坑周邊布置水平位移觀測點和沉降觀測點30個。測得最大積累水平位移為25mm，最大沉降值為12 mm。位移及沉降量在土釘墻施工完成5天便趨于穩(wěn)定。

2，周邊建筑物監(jiān)測：共設置12個觀測點，最大沉降值為5mm，水平位移量為2mm。

六、結語

土釘具有明顯的價格優(yōu)勢和方便快速的施工特性，在淺基坑中的應用很廣泛。但在基坑開挖設計、施工中應用土釘支護技術時，應認真分析場地的地質條件和周邊環(huán)境，對于軟土層較厚地質條件應用土釘支護時，可以采用復合土釘的方法加固土體，能保證基坑的整體和局部穩(wěn)定。同時要確?；优潘暮侠硇耘c高效性，防止土釘失效；當然，加強對基坑的監(jiān)測和對事故應急措施的準備也是必不可少的。只有做到根據實際情況科學地進行設計、根據工程特點進行施工、根據周邊環(huán)境合理地布置監(jiān)測與控制，才能保障基坑支護的順利完工。