復(fù)合土釘墻在某基坑工程中的應(yīng)用研究

連 蕓，魯玉芬，吳立坤

(1.蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 蕪湖 241002 2.蕪湖市勘察測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，安徽 蕪湖 241000)

隨著我國(guó)城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,為了節(jié)省地上空間,節(jié)省土地,充分利用地下空間的深基坑工程也隨之增加,為了保證地下施工的安全和基坑周圍工程的安全,這就需要對(duì)深基坑進(jìn)行工程進(jìn)行支護(hù)[1,2]。復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)采用因地制宜、靈活多變的組合支護(hù)結(jié)構(gòu),在國(guó)內(nèi)外的深基坑支護(hù)工程中得到廣泛的應(yīng)用[3]。它是將土釘墻與一種或幾種單項(xiàng)支護(hù)技術(shù)或截水技術(shù)有機(jī)組合成的復(fù)合支護(hù)體系。常用的復(fù)合土釘墻支護(hù)有土釘與預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)合、土釘與微型鋼管樁結(jié)合以及土釘與止水帷幕結(jié)合三種基本形式[4,5]。本工程為蕪湖市中興智能科技蕪湖產(chǎn)業(yè)園研發(fā)樓工程,采用水泥土樁止水帷幕與土釘墻的聯(lián)合應(yīng)用技術(shù)。

1 支護(hù)選型及方案設(shè)計(jì)

本工程的支護(hù)難點(diǎn)是地下水位的控制跟南側(cè)已施工管樁的保護(hù);根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、地質(zhì)情況跟地下水特點(diǎn)。最終本工程采用2排水泥土樁止水帷幕+土釘墻展開支護(hù)，如圖1所示。具體設(shè)計(jì)計(jì)算指標(biāo)參數(shù)如表1所列。設(shè)計(jì)荷載坑頂按10kpa均載考慮?；影踩燃?jí)按二級(jí)基坑設(shè)計(jì)。

表1 基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)

1.1 土釘承載力計(jì)算

以工況① 開挖深度為2.200m為例,土釘承載力計(jì)算過程如下:

(1)土壓力計(jì)算。

(1)

(2)土釘承載力計(jì)算。對(duì)土釘① 土釘長(zhǎng)度8.000m,土釘直徑100mm。

p=pm+pq=12.265+4.903=17.168

ξ=0.894

土釘抗拔承載力計(jì)算公式為R=πdj∑qsiklmij≥1.4Tjk其計(jì)算結(jié)果如表2所列。

表2 土釘抗拔力計(jì)算結(jié)果

同理,可以獲得其他工況的土釘承載力計(jì)算結(jié)果,計(jì)算結(jié)果表明,各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求。

1.2 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算

根據(jù)文[1]規(guī)定估算基坑的整體穩(wěn)定性，計(jì)算如下：

K1=Ks0+η1Ks1+η2Ks2+η3Ks3+η4Ks4≥Ks

K2=Ks0+Ks1+0.5Ks2≥1.0

各工況計(jì)算結(jié)果如表3所列。

表3 各工況整體穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果

1.3 土釘驗(yàn)收抗拔力計(jì)算

根據(jù)文[1]土釘?shù)墓ぷ飨禂?shù)為

ψ=1.000,土釘號(hào)①,②,③ 驗(yàn)收抗拔力分別為80.767kN, 135.717kN,90.47kN。

(1)抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算。根據(jù)文[1]按式(1)計(jì)算:

(2)

q1=0.5γm1h+γm2D=108.575(kPa)

q2=γm1h+γm2D+q0=18.321×4.200+18.447×3.800+10.000=157.050(kPa)

=1.213≥1.200，抗隆起穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果滿足要求。

2 基坑監(jiān)測(cè)效果分析

2.1 深層位移監(jiān)測(cè)

基坑開挖前測(cè)試水平位移的初始值,以后每開挖1步展開1次測(cè)量,測(cè)得各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的深層水平位移。經(jīng)過比較,位移變化較明顯的CX16為例,其水平位移隨施工日期的變化情況如圖3所示。

圖3 基坑水平位移變化圖

圖4 土釘拉應(yīng)力分布圖

由測(cè)試結(jié)果可見,沿深度各點(diǎn)的水平位移隨施工日期的延續(xù)而增加;土體開始開挖位移增幅較明顯,基坑于12-20日開挖完成后逐漸趨于穩(wěn)定,開挖對(duì)邊坡上部的土體影響較大,最大位移位于基坑頂面下2.5m處;隨后土體的位移隨深度的增加逐漸減小。在土釘施工階段,基坑邊坡位移一直在發(fā)展,最大水平位移為28mm,跟基坑深度的比值約為6.4‰。

2.2 土釘應(yīng)力監(jiān)測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試在基坑北、西、東坡各選4個(gè)試驗(yàn)斷面,土釘拉力的測(cè)試工作結(jié)合施工同步展開,土釘拉應(yīng)力分布如圖4所示。開挖施工前期:每天測(cè)量1次。開挖施工后期:每天1次,發(fā)現(xiàn)土釘受力或變形較大時(shí)加密監(jiān)測(cè)頻率。穩(wěn)定期:土釘受力及變形穩(wěn)定后每2天測(cè)量1次。

由測(cè)試結(jié)果可知:土釘支護(hù)受力隨施工日期的延續(xù)而變化, 在施工階段,從土釘被置入邊坡土中開始,所受的拉力每天都有增加,隨開挖深度的增加,土釘?shù)睦σ仓饾u增加。下層土體開挖對(duì)已設(shè)的所有上層土釘?shù)氖芰休^大影響,各層土釘?shù)睦型蛔?即土釘?shù)氖芰哂虚_挖效應(yīng)。

工程實(shí)測(cè)表明:土釘支護(hù)的變形趨勢(shì)是:自上而下變形逐漸減小,靠近上部的位移最大,底部很小,說明上部土釘承受的拉力較大,土釘?shù)淖畲罄ξ恢镁嗝鎸虞^近,且從最大拉力點(diǎn)位置到土釘?shù)哪┒死χ禍p小的很快。因此在下部采用長(zhǎng)土釘不能有效的發(fā)揮土釘?shù)淖饔枚斐衫速M(fèi),可適當(dāng)減少土釘?shù)拈L(zhǎng)度;同時(shí)適當(dāng)減小間距,采用密而短的土釘,才能充分發(fā)揮土釘?shù)募庸绦Ч?/p>

3 結(jié)束語(yǔ)

本基坑工程開挖支護(hù)采用水泥土攪拌樁止水帷幕+復(fù)合土釘墻,監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,該技術(shù)能夠有效解決軟土地基基坑支護(hù)問題,很大程度上提高了工程質(zhì)量。在選型過程中,要充分發(fā)揮水泥土的作用,在做支擋、拉錨等抗力分析的同時(shí),一定要選擇合理的方案,做好基坑土、尤其是被動(dòng)土的加固,以減小基坑主動(dòng)土壓力,增加被動(dòng)土抵抗能力,另外,給基坑周邊全面固化,增加基坑突發(fā)情況下的安全度。