土釘墻在深基坑支護(hù)施工中的應(yīng)用

□□

(太原市市政公用工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西 太原 030012)

引言

隨著城市的大規(guī)模建設(shè)，城市用地緊張的矛盾越來(lái)越突出，各種建筑物的建設(shè)施工涉及到基坑支護(hù)的工程也日益增多。通過(guò)對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)多種方案的分析比較，發(fā)現(xiàn)水泥土墻、鋼板樁、地下連續(xù)墻、土釘墻等方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，但土釘墻造價(jià)較低，施工所用機(jī)具簡(jiǎn)單，操作方便，施工場(chǎng)地占用少，施工工期較短，特別適用于對(duì)變形要求不是很高的基坑支護(hù)施工。

根據(jù)JGJ 120—2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，土釘墻適用于基坑深度≯12 m的基坑側(cè)壁安全等級(jí)宜為二、三級(jí)的非軟土場(chǎng)地。但是，對(duì)于土質(zhì)條件較好的深基坑，可對(duì)規(guī)范限定有所突破，例如在大同市承建的武定東西橋梁工程中，最大挖深18.91 m的深基坑采用土釘墻支護(hù)，取得了較好的效果。

1 設(shè)計(jì)條件

1.1 工程概況

大同市武定東西橋?yàn)殇摻罨炷翆?shí)復(fù)式拱橋，凈跨20 m，拱高6 m，矢跨比1/3.3，該基坑平面尺寸為40 m×35 m，基坑深度18.5 m，開挖坡比1∶0.75，基坑南側(cè)緊靠大同市古城城墻，西東兩側(cè)為住宅樓，北側(cè)緊靠市政交通道路，施工場(chǎng)地十分受限。

1.2 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地各土層主要力學(xué)參數(shù)見表1。

1.3 基坑的邊界條件

施工場(chǎng)地狹小，四周全是高大建筑物，基坑南側(cè)距大同市古城墻14 m，西側(cè)距3座磚混結(jié)構(gòu)的住宅樓15 m，東側(cè)距兩座磚混結(jié)構(gòu)住宅樓20 m，北側(cè)距雁同東路30 m。

表1 各土層主要力學(xué)參數(shù)

2 支護(hù)方案論證

該基坑深18.91 m，土質(zhì)比較好，場(chǎng)地狹小，按照J(rèn)GJ 120—2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，綜合確定基坑側(cè)壁安全等級(jí)為二級(jí)，重要性系數(shù)取1.0。

根據(jù)大同地區(qū)的支護(hù)施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該工程初步確定了兩種方案，第一種是鋼板樁支護(hù)，采用拉森Ⅳ型鋼板樁支護(hù)；第二種是采用土釘墻支護(hù)，首選的是鋼板樁支護(hù)。通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析，最后決定采用土釘墻支護(hù)為最終支護(hù)方案。

采用土釘墻支護(hù)方式，土釘從基礎(chǔ)底往上0.5 m左右開始布置，土釘水平間距1 200 mm，豎向間距1 200 mm，土釘成孔直徑120 mm，土釘傾斜角度15°，采用Φ18 mm的二級(jí)鋼筋。注漿材料采用M20水泥漿，噴射混凝土面層采用配Φ8 mm一級(jí)鋼筋、間距200 mm×200 mm鋼筋網(wǎng)的100 mm厚C20噴射混凝土。根據(jù)基坑深度、原地表構(gòu)筑物分布情況及實(shí)際地層特點(diǎn)，按兩個(gè)剖面進(jìn)行設(shè)計(jì)。計(jì)算采用“理正深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)軟件”中的土釘墻設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。擬采用各土層的主要物理力學(xué)參數(shù)見表2。

3 基坑支護(hù)施工和監(jiān)測(cè)

3.1 施工要點(diǎn)

施工前，應(yīng)先對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)地形進(jìn)行測(cè)量，劃分出基坑支護(hù)高度分段；在分段高度范圍內(nèi)，最深點(diǎn)對(duì)應(yīng)剖面設(shè)計(jì)參數(shù)，深度變淺時(shí)，土釘需按照先減上、后減下的方式逐步減少。

表2 擬采用各土層主要物理力學(xué)參數(shù)

土釘位置偏差要求<100 mm，偏斜度<3%，面層厚度偏差≯20 mm。為了防止混凝土面層形成滯水壓力，在面層橫豎向間隔3 m左右設(shè)置泄水孔。

施工中要求每層土方的開挖深度必須在土釘以下0.5 m以內(nèi)，嚴(yán)禁超挖。土方開挖與土釘墻施工應(yīng)緊密配合，每一層土方開挖到設(shè)計(jì)深度后，在土釘施工完畢且強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%之前，不得進(jìn)行下一層土方開挖。土方開挖順序是先四周、后中間。

3.2 信息法施工

由于市政施工的地質(zhì)條件比較復(fù)雜，勘測(cè)土質(zhì)的物理性能往往是以點(diǎn)帶面，并不能完全反映整個(gè)場(chǎng)地的地質(zhì)條件，因此在開挖過(guò)程中必須深入了解開挖揭露土質(zhì)情況，對(duì)支護(hù)方案進(jìn)行細(xì)部?jī)?yōu)化，調(diào)整土釘長(zhǎng)度，使支護(hù)措施更加經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。

3.3 地表水控制

將基坑外側(cè)全部硬化，并在支護(hù)結(jié)構(gòu)上部砌筑240 mm×240 mm擋水墻，在支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)設(shè)置排水溝，防止雨水進(jìn)入基坑內(nèi)部。

3.4 基坑監(jiān)測(cè)

該工程采用信息法施工，為確?；娱_挖過(guò)程中的安全，必須對(duì)基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)反饋并分析，采取相應(yīng)的搶救措施，使基坑不發(fā)生意外破壞和變形。該工程各剖面的安全等級(jí)均為二級(jí)，按規(guī)程的規(guī)定，基坑變形允許值為0.4%，基坑邊坡變形預(yù)警值均定為25 mm，控制值定為35 mm。

3.5 應(yīng)急預(yù)案

3.5.1 坍塌垮落

基坑施工如遇在砂層中開挖，要充分考慮砂層裸露時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)極易失去水分，會(huì)因施工擾動(dòng)導(dǎo)致砂層成片剝落。為盡量減少施工對(duì)砂層的擾動(dòng)，應(yīng)調(diào)整施工工序，使清坡到支護(hù)的時(shí)間盡可能縮短，并將開挖分段長(zhǎng)度減小到每段4 m左右，清坡后立即掛網(wǎng)，及時(shí)噴射混凝土。

3.5.2 地表裂縫

在施工開挖過(guò)程中，應(yīng)連續(xù)觀察鄰近地表、建筑物的變形或開裂情況。通常緊靠基坑的建筑物或地表發(fā)生細(xì)小裂縫和輕微開裂屬于正常情況，但必須密切觀測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)，必要時(shí)采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧．?dāng)裂縫不斷發(fā)展并延伸時(shí)必須停止施工，對(duì)原設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行修改，同時(shí)對(duì)已施工的部位進(jìn)行加固。當(dāng)基坑頂部的側(cè)向位移與當(dāng)時(shí)開挖深度之比>2‰時(shí)，應(yīng)對(duì)支護(hù)采取加固措施并加強(qiáng)觀察其變化，并考慮與其他支護(hù)方法配合使用，以確保安全。

3.5.3 滑坡

在土方開挖過(guò)程中，如果出現(xiàn)滑坡跡象(如大裂縫、滑動(dòng)等)時(shí)，應(yīng)立即采取下列措施：

(1)停止施工，并立即撤離所有人員和機(jī)械至安全地點(diǎn)。

(2)向現(xiàn)場(chǎng)管理人員報(bào)告，迅速采取處理措施，例如用挖掘機(jī)在坡腳迅速回填等。

因土方開挖與護(hù)坡分層高度不盡相同，因此土方開挖要與護(hù)坡密切配合，嚴(yán)禁超挖，避免給基坑支護(hù)帶來(lái)安全隱患。發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，土方施工人員必須無(wú)條件地服從指揮，以保證基坑及周邊建筑物的安全。

(3)根據(jù)滑動(dòng)跡象，在危險(xiǎn)部位增設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)滑坡體平面位移和沉降變化，并做好記錄。

為了確?；釉谑┕ず褪褂闷陂g的安全，在開工前應(yīng)制定應(yīng)急預(yù)案。

3.5.4 危情判斷

在出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，應(yīng)立即報(bào)警；若情況比較嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)立即停止施工，并對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境中的保護(hù)對(duì)象采取應(yīng)急措施。

(1)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)或后背土體的最大位移>40 mm，或連續(xù)3 d水平位移速率>3 mm/d。

(2)個(gè)別土釘出現(xiàn)斷裂、松弛、拔出現(xiàn)象。

(3)周圍建筑物不均勻沉降值已接近或達(dá)到GB 50007—2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的限值。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)JGJ 120—2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，土釘墻適用于基坑深度≯12 m的基坑側(cè)壁安全等級(jí)宜為二、三級(jí)非軟土場(chǎng)地，但該工程基坑最大深度已達(dá)到18.91 m，基于工程造價(jià)、工期方案比較和可行性分析，確定使用土釘墻支護(hù)形式，在現(xiàn)場(chǎng)施工中得到了很好的應(yīng)用。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，基坑的位移量和周圍建筑的沉降均滿足規(guī)范要求。該基坑正常使用3個(gè)月，經(jīng)歷了雨季的考驗(yàn)，土釘墻支護(hù)達(dá)到了預(yù)期的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐至鈞.建筑地基處理工程手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2005.

[2] JGJ 120—2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[3] 賈金青.深基坑預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)法的理論及實(shí)踐[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.

[4] GJB 5055—2006，土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2007.