復(fù)合土釘支護(hù)在深基坑中的應(yīng)用

卜 飛 李彥君

(1.山西省勘察設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030013;2.山西省建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西太原 030000)

隨著我國建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，深基坑支護(hù)問題逐漸引起大家的重視，對(duì)基坑支護(hù)的要求也越來越嚴(yán)格。而土釘墻以其工期短、施工便捷、經(jīng)濟(jì)節(jié)能、穩(wěn)定可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)得到迅速的發(fā)展。但是，對(duì)于深基坑的支護(hù)，單獨(dú)的土釘由于其強(qiáng)度不足，很難滿足設(shè)計(jì)的要求。復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)是在傳統(tǒng)土釘支護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)上，配合采用預(yù)應(yīng)力錨桿、水泥土攪拌樁等技術(shù)措施，以控制土釘支護(hù)變形，滿足環(huán)境對(duì)支護(hù)技術(shù)要求而形成的復(fù)合支護(hù)技術(shù)。雖然與單一土釘支護(hù)技術(shù)相比，造價(jià)有所提高，但仍比采用護(hù)坡樁大為節(jié)省，且不需大型、重型施工機(jī)械，施工方便，工期短，因此得到了普遍應(yīng)用。

1 工程概況及周圍建設(shè)情況

1.1 工程概況

本工程擬建建筑物由4棟24層辦公樓、4層商業(yè)裙房及其附屬地下車庫組成。辦公樓高度99.9 m，框架核心筒結(jié)構(gòu);商業(yè)裙房高度19.8 m，框架結(jié)構(gòu);整個(gè)建筑物設(shè)有2層地下室，基礎(chǔ)底標(biāo)高－12.720 m，開挖深度12.0 m?；幽稀⒈?、東側(cè)均為市政道路，基坑西側(cè)為空?qǐng)龅亍；悠矫嫒鐖D1所示。

圖1 基坑平面示意圖

1.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘察報(bào)告提供資料，場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)條件自上而下為:第①層:人工填土，第①1層:雜填土，主要以建筑垃圾為主，混有少量生活垃圾，堆積年限大于10年，該層平均層厚0.90 m。第①2層:素填土，以粉質(zhì)黏土為主，局部為砂石墊層。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)錘擊數(shù)介于6.0擊～9.0擊之間，平均7.8擊。堆積年限大于10年。該層平均層厚2.70 m。第②層:粉質(zhì)黏土，混有粉土、砂土，夾砂土透鏡體。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)錘擊數(shù)介于5.0擊 ～9.0擊之間，平均 6.4擊，該層平均層厚 4.50 m。第③層:粉土，混夾粉質(zhì)黏土及多層薄層粉細(xì)砂。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)錘擊數(shù)介于6.0擊 ～11.0擊之間，平均7.9擊，該層平均層厚6.10 m。第④層:粉土，混夾粉質(zhì)黏土及多層薄層粉細(xì)砂。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)錘擊數(shù)介于9.0擊～15.0擊之間，平均11.4擊，該層平均層厚8.00 m。第⑤層:細(xì)中砂，混有粉質(zhì)黏土及粉土，含卵石。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)錘擊數(shù)介于20.0擊～28.0擊之間，平均24.2 擊，該層平均層厚8.70 m。

1.3 水文地質(zhì)條件

勘察揭露場(chǎng)地淺層地下水類型為微承壓水，勘察期間實(shí)測(cè)穩(wěn)定水位埋深介于8.7 m～10.5 m之間，穩(wěn)定水位標(biāo)高介于767.56 m～768.83 m之間?？辈炱陂g為豐水期，地下水位年內(nèi)季節(jié)性變化幅度約1.0 m。設(shè)計(jì)參數(shù)取值見表1。

表1 設(shè)計(jì)參數(shù)值

2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

基坑側(cè)壁安全等級(jí)為一級(jí)，使用期限為12個(gè)月。綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)的周邊環(huán)境及巖土層組合條件，為盡可能避免基坑開挖后對(duì)周圍道路及建筑物的影響，本著“安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行、方便施工”的原則，經(jīng)過細(xì)致分析、計(jì)算和方案比較，基坑采用復(fù)合土釘墻進(jìn)行支護(hù)。

2.1 設(shè)計(jì)方案

采用復(fù)合土釘支護(hù)體系，上部5.2 m做卸荷平臺(tái)，平臺(tái)寬度3.0 m，坡度1∶0.3，設(shè)置3 道鋼筋土釘，間距 1 300 mm，土釘長度12.0 m，孔徑110 mm;下部6.8 m直立開挖，設(shè)置5道鋼管土釘，間距1 300 mm，鋼管采用A48，長度12.0 m，其中第3，4道采用鋼管土釘與預(yù)應(yīng)力錨索間隔布置，錨索長度20.0 m/25.0 m，孔徑150 mm，錨索抗拔承載力設(shè)計(jì)值210 kN/350 kN。

因上部5.2 m做卸荷平臺(tái)，攪拌樁可在5.2 m處施工，減小了止水帷幕的長度，止水帷幕采用雙排單軸攪拌樁，樁徑500 mm，間距350 mm，排距350 mm，樁長17.5 m，詳見圖2。

圖2 基坑剖面圖

計(jì)算采用理正深基坑7.0版，土釘計(jì)算結(jié)果如表2所示。

整體穩(wěn)定計(jì)算安全系數(shù)最小值對(duì)應(yīng)工況8，對(duì)應(yīng)圓心坐標(biāo)(－13.900，19.800)，半徑24.192 m，安全系數(shù)為1.306 ＞1.30，滿足規(guī)范要求。

2.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1)下部6.8 m采用鋼管土釘代替鋼筋土釘。由于地下水位以下成孔較難，因此，本工程下部6.8 m采用鋼管土釘代替鋼筋土釘，通過鋼管對(duì)周邊土體進(jìn)行壓力注漿，其滲透效果明顯，可以充分改良基坑外土質(zhì)成分，增大邊坡自身穩(wěn)定性;同時(shí)由于水泥漿液滲透作用，也使實(shí)際錨固體直徑大于原設(shè)計(jì)鉆孔直徑，增大了漿體與周圍土層間粘結(jié)力。施工時(shí)，以鋼管桿體代替鋼筋桿體，并采用擊入式，可將土釘鉆孔、安裝、注漿一次完成，施工速度大為提高，工期顯著節(jié)省。

表2 土釘計(jì)算結(jié)果表

2)面層局部加厚。普通的噴射面層厚度僅為100 mm，無法滿足局部受壓承載力，而復(fù)合土釘支護(hù)中預(yù)應(yīng)力錨索的承載力設(shè)計(jì)值達(dá)350 kN，錨頭承壓板與噴射混凝土面層連接必須可靠，經(jīng)計(jì)算，采取把面層局部加厚，加厚至300 mm，寬度600 mm，加厚區(qū)配置雙層鋼筋網(wǎng)片，同時(shí)增加一道槽鋼腰梁。

2.3 方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

為了進(jìn)一步考慮方案的合理性，本文同時(shí)還設(shè)計(jì)了計(jì)算方法比較成熟，上部無需放坡，周邊場(chǎng)地可作為施工場(chǎng)地的常規(guī)的樁錨支護(hù)體系。該設(shè)計(jì)方案，樁徑700 mm，間距1 600 mm，樁長20.0 m;在 4.0 m，7.0 m 分別設(shè)置一道錨索，錨索長度 21.0 m，錨固體直徑150 mm，錨索抗拔承載力設(shè)計(jì)值370 kN，鎖定值220 kN。止水帷幕采用三軸攪拌樁，樁徑850 mm，間距600 mm，套接一孔，樁長23.0 m。通過造價(jià)對(duì)比分析:常規(guī)的樁錨支護(hù)體系方案工程造價(jià)約1 480萬元，而復(fù)合土釘支護(hù)工程造價(jià)約820萬元，節(jié)省造價(jià)將近45%。

2.4 基坑支護(hù)施工成果檢測(cè)

在基坑施工過程和施工完成后，對(duì)水泥砂漿、混凝土試塊的檢測(cè)以及錨桿的抗拔檢測(cè)，從結(jié)果看，實(shí)測(cè)值均達(dá)到設(shè)計(jì)值，說明施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

施工過程中，專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，開挖階段每天觀測(cè)1次，支護(hù)結(jié)構(gòu)完成后，每星期觀測(cè)1次，監(jiān)測(cè)持續(xù)到基礎(chǔ)回填完成為止?；犹幱诎踩珷顟B(tài)，周邊建筑物及馬路水平位移及沉降變形均為零，地面無下陷、開裂等現(xiàn)象。

3 結(jié)語

復(fù)合土釘支護(hù)是近年來廣泛使用的深基坑支護(hù)技術(shù)，與傳統(tǒng)的基坑支護(hù)方式相比，明顯降低了成本，而且不額外占用施工時(shí)間，爭(zhēng)取了工期，在深基坑工程支護(hù)施工中，是一種很有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)手段。本文通過對(duì)某工程復(fù)合土釘支護(hù)設(shè)計(jì)方案的分析，闡述了鋼管土釘代替鋼筋土釘?shù)膹?fù)合土釘支護(hù)技術(shù)在深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。同時(shí)，與常規(guī)的樁錨支護(hù)體系設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了造價(jià)對(duì)比分析，論證了復(fù)合土釘技術(shù)的優(yōu)越性。

［1］劉 倩，李曉敏.復(fù)合土釘支護(hù)在深基坑中的應(yīng)用［J］.中國礦山工程，2007(4):90-92.

［2］JGJ 120-2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］GB 50739-2011，復(fù)合土釘墻基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］.