復合土釘墻技術(shù)在砂墊層地基基坑圍護中的應用

梁春雷　胡功峰　裘碧松

摘要：復合土釘墻施工技術(shù)自20世紀70年代產(chǎn)生以來，因其造價較其他基坑圍護體系低，施工周期短，安全性基本滿足基坑穩(wěn)定性及變形要求，在邊坡工程、基坑工程中得到廣泛的認可和應用。在高水位的軟土地層中，因其自立性差，易產(chǎn)生流砂和管涌的可能；尤其上海、福州等東南沿海城市的地層為沖積地層，主要為飽和粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉土等，單純的復合土釘墻不能滿足基坑圍護安全性。由此，近年來，經(jīng)過科研人員和工程技術(shù)人員在各種基坑圍護工程中的理論設(shè)計研究和實踐分析研究，總結(jié)出一種新的復合土釘墻施工技術(shù)——復合型復合土釘墻支護，并正通過更多的工程實踐對其進行理論設(shè)計上的完善。

關(guān)鍵詞：復合土釘墻；地基基坑；基坑圍護；現(xiàn)場施工

現(xiàn)行工程中常用的復合型復合土釘墻支護，主要是水泥土攪拌樁與復合土釘墻的結(jié)合應用。其原理主要是：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(jié)問題；以水平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?shù)冉M成的復合型土釘支護。因此，復合型復合土釘墻適用于砂性土、粉土、粘性土、淤泥土及淤泥質(zhì)土。

1工程概況

某項目由16個單體組成，有沉淀池、濾池、廢水池、清水池等大型水池類構(gòu)筑物，均采用砂墊層換填地基，基礎(chǔ)為大板筏基。砂墊層基底標高為-5m，大板筏基基底標高為-0.3m，砂墊層厚度4.7m。該項目由西班牙德利滿公司負責所有安裝系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備的供應。由于系統(tǒng)圖紙出圖較晚，在沉淀池與濾池結(jié)構(gòu)完成后，外方設(shè)計要求在該兩個單體中間地基里增添一條Φ1000mm排泥管，排泥管埋設(shè)深度-3.8m，并在排泥管長度方向上間隔15m設(shè)置一口閥門井。為埋設(shè)此排泥管，必須在沉淀池與濾池當中的砂墊層地基里開挖溝槽。地下水位較高，為-0.7m；砂墊層采用中粗砂，密實度為1.65t/m3。所以，基坑都處于砂墊層地基中，在水頭壓力差作用下，極易產(chǎn)生流砂及管涌；在基坑邊兩個單體的自重荷載下，砂更無自立的可能性，極易產(chǎn)生坍塌。故在這種地基里，基坑圍護的方案選擇是非常謹慎的。

2基坑圍護方案

針對基坑支護的功能特點，結(jié)合本工程的實際情況，首先考慮對砂墊層進行土體加固，加固范圍為開挖面四周。通過土體加固，一方面使被加固土體的滲透系數(shù)降至10-5~10-8cm/sec，保證土體的抗?jié)B性能；一方面使被加固土體的強度達到1Mpa以上，保證土體的自立性和強度。由于沉淀池與濾池距離僅為4m，上空高度僅2.7m左右，基坑四周根本沒有供大型樁機作業(yè)的場地，所以無法采用灌注樁、水泥土攪拌樁、旋噴樁等施工工藝來對砂墊層地基進行土體加固。唯一可行的就是采用雙液注漿，漿液與砂凝結(jié)固化后成為水泥砂漿塊體，強度與抗?jié)B性能都比較好。鑒于地下水位較高，砂的滲流性較好，為保證注漿效果，決定采用分層壓密注漿工藝對砂墊層進行地基加固。出于場地限制及造價上的考慮，決定采用復合土釘墻作為基坑的支護形式：土釘沿深度方向布置3排，間距1m，采用梅花型布置；土釘長度6.5m，采用Ф48*3.5mm國標焊接鋼管。

從某種意義上來說，分層壓密注漿與復合土釘墻的結(jié)合應用，形成為一種新型的復合型土釘支護。

3基坑圍護施工

復合復合土釘墻施工工藝流程：

分層壓密注漿

定位放線：根據(jù)設(shè)計方案，確定分層壓密注漿孔位，用短鋼筋作好標志；

鉆孔：孔位確定后，鉆機就位并安放牢固平穩(wěn)，然后開始鉆孔，采用干鉆法，鉆孔直徑50mm；注漿：鉆頭鉆至設(shè)計標高后，將鉆桿上部（鉆桿為Ф50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；養(yǎng)護：養(yǎng)護時間為28天，待注漿結(jié)束28天后，方可進行復合土釘墻施工工作。開挖前，采用靜力觸探法檢測注漿加固體的抗壓強度。復合土釘墻施工

放線：根據(jù)設(shè)計圖紙，確定基坑開挖邊線，用木樁和白灰作出開挖線標記；

土方開挖：分三次開挖，第一次至-1.8m，第二次至-2.8m，第三次至-3.8m。邊開挖邊支護，分層開挖，分層支護，挖完亦支護完。土方開挖必須和支護施工密切配合，前一層土釘完成注漿1天以上方可進行下一層邊坡面的開挖。開挖時鏟頭不得撞擊網(wǎng)壁和釘頭，開挖進程和復合土釘墻施工形成循環(huán)作業(yè)；

修坡：要求坡面修理平整，確保噴射砼質(zhì)量； 土釘制作、成孔：土釘按照設(shè)計方案制作，鋼管四周開注漿小孔，小孔直徑8 mm，小孔在鋼管上呈螺旋狀布置，小孔間距50 mm，鋼管口部1m范圍不設(shè)注漿孔，鋼管末端封閉。土釘位置、間距及角度根據(jù)設(shè)計圖紙要求，用空壓機帶動沖擊器將加工好的土釘分段焊接打入土中；

編制鋼筋網(wǎng)：將Φ6.5鋼筋拉直，鋼筋網(wǎng)片按照設(shè)計之間距綁扎。土釘成孔后，端部用Φ16螺紋聯(lián)系筋、井字加強筋焊接壓在鋼筋網(wǎng)上，使鋼筋網(wǎng)片、土釘連成整體。土釘與加強筋、聯(lián)系筋之間均焊接聯(lián)接，焊縫長度符合規(guī)范要求。鋼筋網(wǎng)編扎接長度及相臨搭接接頭錯開長度符合規(guī)范要求，在不能滿足規(guī)范要求的，必須用電焊焊接牢固。

噴射砼：在土方開挖、修坡之后，鋼筋網(wǎng)編焊完成后，進行混凝土噴射，一次噴射總厚度≥100mm，石子粒徑5~10mm，最大粒徑＜12mm，專用噴射混凝土速凝劑摻入量不小于5％。噴射砼在每一層、每一段之間的施工搭接之前，將搭接處泥土等雜質(zhì)清除，確保噴射砼搭接良好，保證噴射砼質(zhì)量，不發(fā)生滲漏水現(xiàn)象。

土釘注漿：在面層噴射砼達到一定強度時才能注漿。對于土釘注漿，注漿前將注漿管插入土釘?shù)撞浚瑥耐玲數(shù)撞孔{，邊注漿邊拔注漿管，再到口部壓力灌漿。水泥漿按照設(shè)計拌制，攪拌充分，并用細篩網(wǎng)過濾，然后通過擠壓泵注漿。土釘注漿通過兩方面控制，一是注漿壓力控制在0.1Mpa，二是單管注漿量控制在80L左右。為防止土釘端部發(fā)生滲水現(xiàn)象，在土釘成孔之后，噴射砼施工之前，將土釘周圍用粘土及水泥袋填塞搗實，噴射砼時先將土頭噴射填塞密實，注漿飽滿，即可避免出現(xiàn)土釘頭滲水現(xiàn)象。

4 基坑監(jiān)測

信息化施工是基坑支護新技術(shù)--復合土釘墻支護技術(shù)的一個特點，為了確?；影踩?，不影響周圍建筑物，要求隨時掌握開挖及支護施工整個過程中邊坡的動態(tài)變化，因此必須在支護施工過程中實施信息化施工。并把獲得的信息通過修改設(shè)計反饋到施工工作中去，以指導施工。本基坑按三級基坑要求，測量內(nèi)容以位移和沉降為主。

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，每隔2米布置1點。最大水平位移值僅為3.5mm，最大沉降值為7.2 mm。位移及沉降量在復合土釘墻施工完成4天便趨于穩(wěn)定。

沉淀池及濾池監(jiān)測：沿沉淀池、濾池池壁上口每隔2米布置1沉降觀測點，池壁臨坑面每隔5米布置1位移觀測點。最大沉降值為2.8 mm，無位移量。開挖前，注漿加固體經(jīng)靜力觸探法測得其平均抗壓強度為1.78Mpa，證明分層壓密注漿對砂墊層的加固是成功的，加固后的水泥砂漿塊體強度達到了設(shè)計預測的1 Mpa的強度。

5 結(jié)語

針對不同的工況和地質(zhì)條件，選擇合適的基坑支護形式，是基坑支護設(shè)計的原則?；又ёo的本質(zhì)要點就是止水擋土以供坑內(nèi)安全施工，無論是重力式擋墻或非重力式擋墻均是如此，只不過采用的計算方法和施工工藝各有不同。

分層壓密注漿成功的解決了砂墊層中砂的加固問題，使砂與雙液漿液凝結(jié)固化為砂漿塊體，即保證了地基的強度，又形成為較密實的止水帷幕。復合土釘墻成功解決了基坑邊坡的強度及穩(wěn)定性問題。其施工周期短，與挖土同時進行，很少占獨立工期。挖土與土釘支護都分層分塊施工，充分發(fā)揮土體的空間支護作用，并在開挖后幾個小時內(nèi)封閉，邊坡位移和變形及時得到約束限制。

可以看到，由分層壓密注漿和復合土釘墻結(jié)合應用的新型復合型土釘支護在此工程中的位移變形較小，為坑內(nèi)施工提供了安全的保障，是一種成功的基坑圍護體系。

該支護體系成本低，僅為水泥土攪拌樁復合土釘墻造價的75%，值得在其他中淺基坑圍護中推廣應用。

參考文獻

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