排樁—土釘墻組合支護(hù)結(jié)構(gòu)在深基坑工程中的應(yīng)用

魯玉芬 開 明

(1.蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院，安徽蕪湖 241002;2.蕪湖市勘察測(cè)繪設(shè)計(jì)研究責(zé)任有限公司，安徽蕪湖 241000)

0 引言

深基坑工程的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式的選擇受場(chǎng)地巖土工程性質(zhì)、水文地質(zhì)條件、基坑開挖面積及深度、周邊環(huán)境條件等諸多因素的影響。排樁—土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)形式是通過(guò)剛性支撐和柔性支擋兩種不同支護(hù)結(jié)構(gòu)形式的結(jié)合，從而達(dá)到滿足基坑工程的安全性及降低深基坑工程支護(hù)造價(jià)的目的［1，2］。

1 工程概況

天門山路污水提升泵站為蕪湖市一新建工程。其主泵房開挖深度約13 m，部分箱涵開挖深度為11.2 m，場(chǎng)地東面圍墻離建筑物僅7 m，圍墻外有1層～2層建筑物，該處淤泥質(zhì)土最深，為10.3 m，其他處淤泥質(zhì)土深度均在8.5 m～9 m，該工程需進(jìn)行深基坑支護(hù)。該泵站主要由進(jìn)水泵房、主泵房及箱涵構(gòu)成，邊線呈多邊形，具體尺寸詳見(jiàn)圖1。

圖1 基坑開挖平面圖

該場(chǎng)地地面相對(duì)標(biāo)高假設(shè)為0.00 m，基坑開挖底標(biāo)高為－13.05 m，－12.05 m，局部為 －11.2 m，進(jìn)水泵房處為 －5.6 m ～－12.75 m，呈臺(tái)階形放坡，后由灰土回填。場(chǎng)地周邊環(huán)境南北及西側(cè)相對(duì)較好，場(chǎng)地空曠，無(wú)影響物，但東邊離建筑物及圍墻較近，結(jié)合場(chǎng)地土質(zhì)及基坑深度，該基坑為三級(jí)基坑。場(chǎng)地地層自上而下為:

①雜填土(γ =18 kN/m3，C=0，φ =20°);②粉質(zhì)粘土(γ =19 kN/m3，C=31.7 kPa，φ =16°);③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土(γ =18.5 kN/m3，C=8.9 kPa，φ =9.1°);④粉質(zhì)粘土(γ =20 kN/m3，C=55.6 kPa，φ =12.9°)，場(chǎng)地地下水位較高，為 2.0 m 左右。

2 支護(hù)方案選擇與設(shè)計(jì)

2.1 支護(hù)方案的選擇

依據(jù)JGJ 120-99建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范以及業(yè)主提供的勘察報(bào)告和工程平剖面圖，并通過(guò)對(duì)多種方案比較，認(rèn)為該基坑采用排樁—土釘墻方案，在技術(shù)上是可行、經(jīng)濟(jì)上是合理的，并具有如下優(yōu)點(diǎn):

采用土釘墻支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是:

1)造價(jià)最低，對(duì)本工程而言，無(wú)論是內(nèi)撐式、外錨式排樁，還是鋼筋混凝土、鋼板樁型，其造價(jià)均高出土釘墻支護(hù)方案40%以上。

2)進(jìn)度快，不單獨(dú)占用工期，可邊挖土邊施工，待土方開挖后，土釘墻支護(hù)已形成，可立即施工結(jié)構(gòu)物底板。

3)技術(shù)成熟可行，安全可靠，與該工程不遠(yuǎn)的朱家橋污水廠進(jìn)水泵房基坑支護(hù)也采用該方法，其基坑深度、第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土厚度及臨邊建筑都相似，尤其是施工季節(jié)雷同，也在3月～5月份，支護(hù)效果非常好。

采用排樁支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是:

1)工程特點(diǎn)適合采用排樁支護(hù)，該基坑邊長(zhǎng)小，深度大，采用排樁，尤其是內(nèi)撐式排樁，可以最低限度占用基坑周邊施工場(chǎng)地，確保周邊施工環(huán)境的穩(wěn)定。

2)避免了因放坡造成的大量土方的挖運(yùn)和回填，尤其該工程位于市區(qū)，顯示了其獨(dú)特的優(yōu)越性。

3)與土釘墻相比，施工互不干擾，樁體施工完后做腰梁和立柱及支撐，然后再開挖土方。

因此，該工程采用排樁—土釘墻組合結(jié)構(gòu)支護(hù)在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上均是可行的，是其首選方案。

2.2 支護(hù)方案的設(shè)計(jì)

通過(guò)分析、類比，最后選定土釘墻參數(shù)為:土釘長(zhǎng)度為6 m～13 m，橫向間距1.2 m，土釘采用φ16，φ18等規(guī)格螺紋鋼筋，土釘直徑為100 mm，土釘豎向間距1 m，1.2 m，噴射混凝土厚100 mm，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C20，鋼筋網(wǎng)采用φ6@200。土釘墻典型剖面按1，2兩勘探孔所揭露的地質(zhì)條件及臨建情況分土釘剖面1、土釘剖面2，如圖2，圖3所示。

圖2 基坑開挖1剖面示意圖

圖3 基坑開挖2剖面示意圖

鉆孔樁長(zhǎng)度為12.5 m～18.5 m，橫向間距1.2 m，凈樁徑1 m，間距1.4 m，腰梁 800(寬)×500(高)，對(duì)撐梁 600(寬)×500(高)，立柱在底板以下采用鉆孔灌注樁，底板以上為φ500×12鋼管，具體如圖4～圖6所示。

圖4 排樁支護(hù)平面圖

圖5 基坑1—1剖面圖

圖6 基坑2—2剖面圖

3 施工技術(shù)

3.1 土釘墻施工技術(shù)

土釘采用洛陽(yáng)鏟成孔，成孔直徑為100 mm，插入鋼筋后，用注漿泵灌注純水泥漿，水灰比為0.45。噴射混凝土配合比為:水泥∶砂∶石子=1∶2∶2，基坑開挖一層后，即進(jìn)行修坡、成孔，土釘制作、鋪鋼筋網(wǎng)和加強(qiáng)筋，安裝φ30×300 PVC排水管，分1次～2次噴射混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

施工具體方法是，對(duì)基坑進(jìn)行適度放坡，視土質(zhì)確定坡率為1∶1.0，局部由于場(chǎng)地限制，坡率為 1∶2.5(寬高比)，圖中坡面部位均采用土釘墻進(jìn)行支護(hù)，上翻邊1.5 m，具體詳見(jiàn)圖2，圖3。土釘墻施工與土方開挖交替進(jìn)行，即基坑開挖到一定深度后，再進(jìn)行土釘制作，然后進(jìn)行下一層開挖。第一層開挖深度為2.5 m，其余開挖深度為1 m～1.5 m。施工時(shí)將投入1臺(tái)套混凝土噴射設(shè)備，4組～5組成孔設(shè)備，分2個(gè)～3個(gè)施工段進(jìn)行流水作業(yè)。

基坑降排水采用坑底明溝結(jié)合深井泵排水，在基底四周設(shè)置排水溝，每20 m～25 m設(shè)置一抽水井，全場(chǎng)分布4口降水井，用50 m揚(yáng)程泵將水抽至基坑外，水位保持在基底0.5 m以下。

土釘墻變形監(jiān)測(cè)采用經(jīng)緯儀測(cè)墻頂水平位移，在基坑四面埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)，土釘墻施工時(shí)每一工況進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)，根據(jù)位移的大小來(lái)對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。土釘墻施工結(jié)束后每周及每次雨后進(jìn)行一次位移監(jiān)測(cè)，評(píng)價(jià)邊坡的安全狀況，遇危險(xiǎn)情況應(yīng)采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)急措施。

3.2 排樁施工技術(shù)

排樁的具體方法是，按方案進(jìn)行鉆孔灌注樁施工，在立柱樁澆筑混凝土?xí)r，隨即插入鋼管立柱。間歇2 d～3 d，場(chǎng)地挖土至腰梁梁底標(biāo)高，進(jìn)行腰梁和對(duì)撐施工，待灌注樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值70%時(shí)，即可開挖基坑土方。結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后，墻外土方回填至腰梁下1 m時(shí)拆除混凝土對(duì)撐。

基坑采用明溝結(jié)合深井泵排水，在基底四周設(shè)置排水溝，每20 m～25 m設(shè)置一抽水井，全場(chǎng)分布4口降水井，用50 m揚(yáng)程泵將水抽至基坑外，水位保持在基底0.5 m以下。

變形監(jiān)測(cè)采用經(jīng)緯儀測(cè)墻頂水平位移，在基坑四面埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)，土方開挖每一工況進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)，根據(jù)位移大小對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。基坑施工結(jié)束后每周及每次雨后進(jìn)行一次位移監(jiān)測(cè)，評(píng)價(jià)邊坡安全狀況，遇危險(xiǎn)情況采取適當(dāng)應(yīng)急措施。

4 幾點(diǎn)建議

1)土釘墻支護(hù)軟土要有一定的放坡坡度，否則容易造成挖土土方量增加。

2)土釘墻施工與挖土交替進(jìn)行，對(duì)分層挖土要求較嚴(yán)，因此，要有很好的施工組織方可順利進(jìn)行。

3)當(dāng)基坑周邊位移過(guò)大，或變形持續(xù)，影響到基坑安全，將采取適當(dāng)應(yīng)急措施，比如，對(duì)坡頂土體進(jìn)行挖除、卸載和對(duì)③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土進(jìn)行注漿加固，以改善土體的抗剪強(qiáng)度和土釘側(cè)阻力，來(lái)達(dá)到邊坡穩(wěn)固效果。當(dāng)該方法仍達(dá)不到要求時(shí)，增加鋼管對(duì)撐，以減小樁頂位移。

［1］周群建.排樁—土釘墻組合支護(hù)結(jié)構(gòu)在深基坑工程中的應(yīng)用［J］.城市勘測(cè)，2002(3):2-8.

［2］張吾渝，李積珍，馬艷霞.高層建筑土釘墻和排樁基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用［J］.青海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，29(3):2-5.