復(fù)合土釘墻技術(shù)在陜西國土資源大廈深基坑工程中的應(yīng)用

蒙曉記，楊 偉，王振福

(1.陜西省地礦總公司，陜西 西安710054;2.陜西地質(zhì)工程總公司，陜西 西安710054)

0 引言

復(fù)合土釘墻技術(shù)是在傳統(tǒng)土釘墻的基礎(chǔ)上，配合采用預(yù)應(yīng)力錨桿、鋼筋砼護(hù)坡樁、混凝土攪拌樁(直徑500～1000 mm，可內(nèi)插鋼管樁等)、超前樹根樁等技術(shù)措施，以控制支護(hù)的變形，滿足環(huán)境對(duì)支護(hù)的設(shè)計(jì)要求而形成的一種組合式支護(hù)技術(shù)。復(fù)合土釘墻技術(shù)在工程上正在得到廣泛的應(yīng)用，尤其是土釘墻與樁錨相結(jié)合的復(fù)合支護(hù)技術(shù)在陜西黃土地區(qū)的深基坑支護(hù)中應(yīng)用居多。本文主要通過工程實(shí)例說明采用水泥土攪拌樁－土釘墻和預(yù)應(yīng)力錨桿的復(fù)合土釘墻技術(shù)所取得的實(shí)際施工效果。

1 工程概況及水文地質(zhì)條件

1.1 工程概況

陜西國土資源大廈位于西安市高新二路，2幢樓地上30層和24層，框剪結(jié)構(gòu)，地下室2層。其中基坑?xùn)|西長(zhǎng)85 m，南北寬75 m，基坑開挖深度11.58 m。

本基坑周邊條件復(fù)雜，南鄰光泰路，北靠小區(qū)便道，路邊有污(雨)水管道，距離紅線2.5～6.5 m?；?xùn)|側(cè)有一幢7層建筑物，距紅線最小距離16.3 m，東側(cè)高新區(qū)主供熱管道(溝)，通信光纜距紅線0.3～3.0 m。臨建2層木板房距紅線5.2 m。基坑西側(cè)為財(cái)富大廈二期，地上29層，地下一層，樁基礎(chǔ)，其外墻距紅線20.2 m，地下車庫進(jìn)口邊沿距紅線7 m。西側(cè)緊鄰小區(qū)便道，路寬6.0 m，其中心距紅線3.0 m，同時(shí)，西側(cè)道路為后續(xù)基礎(chǔ)和主體施工商品砼車唯一通道。

1.2 地質(zhì)條件

擬建工程地貌單元為皂河一級(jí)和二級(jí)階地，基坑影響深度范圍內(nèi)主要地層巖性自上而下依次為:黃土狀土，褐黃色，大孔，含少量鈣質(zhì)結(jié)核及氧化鐵條紋，可塑，具濕陷性，層厚3.10～5.40 m;中砂，灰黃色，級(jí)配較差，濕，中密，層厚1.4～6.0 m;粉質(zhì)粘土，褐黃色，可塑，層厚5.0～5.5 m;黃土，褐黃色，具大孔結(jié)構(gòu)，可塑，具濕陷性，層厚4.60～5.60 m;古土壤，紅褐色，具針狀孔隙，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，含白色鈣質(zhì)條紋及結(jié)核，可塑，層厚3.60～4.80 m。

1.3 水文條件

地下水穩(wěn)定水位埋深在自然地面下12.33～12.17 m之間，高程介于394.87～395.03 m之間，屬潛水類型。水位升降主要受大氣降水影響。年變化幅度＞2.0 m。地下水對(duì)支護(hù)有一定影響，降水作業(yè)需配合基坑支護(hù)施工。

2 支護(hù)結(jié)構(gòu)選型

2.1 選型思路

根據(jù)基坑周邊條件，基坑支護(hù)可采用的方案為土釘墻與樁錨相結(jié)合的復(fù)合支護(hù)方案，經(jīng)分析對(duì)比，圍護(hù)樁方案存在工期長(zhǎng)、造價(jià)高的特點(diǎn)，雖然不失為一種穩(wěn)定的方案，但最終選擇了水泥土攪拌樁－土釘墻和預(yù)應(yīng)力錨桿的復(fù)合土釘墻支護(hù)方案。深層攪拌樁亦可起到止水、防止基坑開挖過程中松散無膠結(jié)的砂層和高壓縮性的粉質(zhì)粘土坍塌，減少基坑坑底隆起等作用。

2.2 支護(hù)方案

(1)基坑0～4.76 m垂直開挖，采用3排8 m長(zhǎng)土釘墻支護(hù)，其中第二排、第三排土釘采用二次注漿。

(2)在4.76 m處基坑內(nèi)退形成1.65 m寬卸載平臺(tái)，在臺(tái)階內(nèi)施工長(zhǎng)度為10.0 m的深層攪拌樁，同時(shí)構(gòu)筑降水井。

(3)4.76～11.58 m垂直開挖，采用3排8 m長(zhǎng)、1排10 m長(zhǎng)土釘和1排預(yù)應(yīng)力錨桿的加強(qiáng)型土釘墻支護(hù)，其中最下部第一排、第二排土釘采用二次注漿。自上而下第二排設(shè)計(jì)為預(yù)應(yīng)力錨桿。

(4)水泥土攪拌樁連續(xù)墻主要用以保證兩工序之間臨時(shí)開挖面的穩(wěn)定，其加強(qiáng)作用作為安全儲(chǔ)備。

支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面如圖1所示。

圖1 支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面示意圖

3 施工技術(shù)及特殊邊界的處理

3.1 水泥土攪拌樁技術(shù)要點(diǎn)

(2)深層攪拌機(jī)在起伏不平地面定位時(shí)，應(yīng)注意調(diào)整機(jī)架的垂直度，保證攪拌頭的垂直度。各孔定位與設(shè)計(jì)位置的誤差≯2 cm，成樁樁位偏差≯5 cm。攪拌樁的垂直度偏差≯1%，嚴(yán)禁向基坑內(nèi)側(cè)傾斜。

(3)深層攪拌采用四攪四噴，嚴(yán)格控制升降速度≯1.0 m/min，旋轉(zhuǎn)速度控制在50 r/min左右，噴漿量控制在50 L/min左右。尤其注意地層分層處的攪拌質(zhì)量。

(4)攪拌過程，必須保證水泥漿的供應(yīng)量連續(xù);一旦因故中斷，必須將攪拌頭下沉到停漿面以下0.5 m處，待恢復(fù)供漿后再攪拌提升，以防斷樁。

3.2 二次注漿技術(shù)要點(diǎn)

(1)設(shè)計(jì)要求H型土釘及錨桿必須二次注漿。注漿選用水泥凈漿，二次注漿為壓裂注漿，即一次注漿終凝后壓力注漿，水灰比0.5～0.6，注漿壓力1.0～2.0 MPa，注漿水泥用量100 kg/孔。

(2)二次注漿管為8 in聚氯烯塑料管，壁厚2 mm，二次注漿管均隨錨桿(土釘)一同下入孔內(nèi)。

(3)二次注漿管頂端封堵，其頂端2 m為花管，直徑3 mm孔徑向橫穿，孔距0.30 m，花管部位用膠帶纏繞兩層封閉，以防一次注漿液進(jìn)入。二次漿管下入深度比錨孔深度少約0.5 m。

(4)注漿用特制接頭，即注漿泵高壓膠管與注漿管采用插入式特制接頭。二次注漿管在現(xiàn)場(chǎng)制作完成后必須做地面試驗(yàn)，以確?；ü懿课辉谶m當(dāng)?shù)谋脡合马樌蜷_。

(5)二次注漿的關(guān)鍵是掌握一次注漿后的待凝時(shí)間，現(xiàn)場(chǎng)可留取水泥漿液觀察或根據(jù)氣(地)溫情況而定。

3.3 特殊邊界情況的處理

3.3.1 基坑西側(cè)

(1)基坑西側(cè)為工地運(yùn)輸通道，安全等級(jí)為一級(jí)，設(shè)計(jì)附加荷載為50 kPa，開挖深度12.76 m。

(2)設(shè)計(jì)－5.0 m以淺垂直開挖，4層土釘，其中2層為H型土釘，須二次注漿;－5.0 m處留取1.75 m寬臺(tái)階，其外側(cè)構(gòu)筑降水井，內(nèi)側(cè)施工水泥土攪拌樁;－5.0 m以深設(shè)計(jì)5層土釘，一層預(yù)應(yīng)力錨桿。

(3)施工的關(guān)鍵為水泥土攪拌樁和確保一、二次注漿質(zhì)量。一次注漿要求充盈系數(shù)≥1.1，二次注漿量不小于一次注漿量的50%。

3.3.2 基坑?xùn)|北側(cè)

(1)基坑?xùn)|北長(zhǎng)約23 m，開挖出露供熱管溝一側(cè)磚墻壁，熱力管溝深2.70 m，其下部為厚約10 m的中砂層，開挖至－2.70 m以深供熱管溝墻壁曾整體傾斜，時(shí)遇冬季施工，加之為西安市高新區(qū)主供熱管道，因之采取必要的措施后特殊處理，至基坑支護(hù)完成其水平位移4～5 mm。

(2)設(shè)計(jì)為熱力管溝磚墻壁掛網(wǎng)噴砼后豎向布設(shè)18號(hào)槽鋼@2000均布10根，槽鋼上端(地面平齊處)用24 mm鋼絲繩與距離13.88 m處的錨土墩連接，槽鋼垂直下端與－2.7、－3.6 m處的2排H型土釘連(焊)接，施工時(shí)注意槽鋼鉛垂緊貼坑壁噴射砼面。

(3)基坑－5.0 m以淺設(shè)計(jì)3層土釘，其中－4.5 m處土釘可一次注漿，基坑－5.0 m以深設(shè)計(jì)1層預(yù)應(yīng)力錨桿，4層土釘(2層為H型)。

(4)基坑?xùn)|北角長(zhǎng)約6 m的深層攪拌樁改為樹根樁(微型鉆孔樁)施工。

(5)施工要求－2.7、－3.6 m處2排H型土釘二次注漿量不少于一次注漿量，以加固(固結(jié))供熱管溝底的地層。

3.3.3 基坑?xùn)|南側(cè)

(1)基坑?xùn)|側(cè)構(gòu)筑有2層臨建木板房，東南角有一污水井緊靠基坑壁，井深2.0 m，為生活污水排放井，由于原污水井系白灰砂漿砌筑，較長(zhǎng)時(shí)間的滲漏使得基坑西側(cè)南段長(zhǎng)約7 m，地面下深約7 m的土層呈軟塑狀，由于場(chǎng)地條件限制，此污水井不得拆除，給施工帶來了相當(dāng)?shù)碾y度。

(2)此段坑壁近似直線，設(shè)計(jì)變更此段采用加強(qiáng)施工措施，－5.0 m以淺設(shè)計(jì)土釘4層，預(yù)應(yīng)力錨桿1層，－5.0 m處深層攪拌樁改為樹根樁，樁頂設(shè)置鋼筋砼壓梁，并與預(yù)應(yīng)力錨桿連接，－5.0 m以深設(shè)計(jì)4層土釘(2層為H型，二次注漿)，1層預(yù)應(yīng)力錨桿。

4 基坑施工效果

(1)觀測(cè)結(jié)果為:基坑南北側(cè)累計(jì)位移4～6 mm，西側(cè)位移7～9 mm，東側(cè)位移8～10 mm。地面沉降累計(jì)3～5 mm，最大沉降為西南角，沉降5 mm，基坑?xùn)|側(cè)距紅線16.3 m的土層磚混結(jié)構(gòu)建筑布設(shè)沉降點(diǎn)3個(gè)，最大沉降2 mm?；游鱾?cè)距紅線20.2 m的29層高層建筑物最大沉降1 mm。

(2)基坑施工過程中對(duì)周邊管線(道)均無不良影響，路面無開裂、下沉現(xiàn)象，支護(hù)結(jié)構(gòu)合理，邊坡穩(wěn)定，效果良好。

5 結(jié)語

應(yīng)用復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)并合理選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)類型，即使在基坑周邊環(huán)境復(fù)雜的情況下，亦可達(dá)到方案合理、施工簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)可靠的目的。盡管各基坑支護(hù)的邊界條件千差萬別，但有一點(diǎn)毋庸置疑，施工中嚴(yán)格規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，扎實(shí)做好質(zhì)量工作是基坑支護(hù)施工的根本保障。

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