復合土釘墻在深基坑中的應用

李向群 周鵬程

吉林建筑大學測繪與勘察工程學院（130118）

復合土釘墻適用于對深度相對較深的基坑進行支護或邊坡加固，不宜用于含水豐富的粉細砂層、淤泥質(zhì)土及一些軟弱土層?，F(xiàn)如今復合土釘墻已經(jīng)在工程中得到廣泛使用。文章所研究的實例工程位于城區(qū)的軟弱土層中，通過土釘加水泥攪拌復合的支護方法進行施工，獲得了良好的施工效果。

1 工程概況

本工程位于靖江市濱江新城區(qū)，毗鄰馬洲公園和市行政中心。地塊南臨新洲路，東至同興路，西至城東大道，北至陽光大道。從建筑功能上可分為高層文化區(qū)及商業(yè)劇場區(qū)。其中高層文化區(qū)由圖書館/報社、文化館、規(guī)劃館/博物館3 棟高層及裙房組成，商業(yè)劇場區(qū)由支撐大跨桁架層的4 個巨型核心筒及劇場部分組成。

該建筑為高層民用公共建筑，主要建筑結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)。建筑工程總用地面積約112 025 m2，建筑面積約156 580 m2，其中地上建筑面積為 97 990 m2，地下建筑面積為 58 590 m2；地上 18 層（最高），地下 3 層。建筑高度為 69.1 m；基坑開挖面積為9 998 m2，基坑深度為16.4 m。

2 地質(zhì)條件

根據(jù)鉆探揭露，場地內(nèi)巖性為泥質(zhì)砂巖，結(jié)構(gòu)為泥砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)。根據(jù)室內(nèi)試驗分析，軟化系數(shù)標準值為0.38，屬于軟化巖石。受場地附近區(qū)域構(gòu)造影響，巖體節(jié)理、裂隙很發(fā)育，巖體呈碎裂塊狀～松散狀，鉆探揭露泥質(zhì)砂巖風化程度為全風化、強風化、中風化，描述如下:

第1 層為雜填土:由粉質(zhì)黏土、碎石和一些建筑垃圾組成，平均厚度為1.78 m。

第2 層為粉質(zhì)黏土:黃褐色，具有一定的可塑性和壓縮性，平均厚度為2.23 m。

第3 層為全風化泥質(zhì)砂巖:紅褐色，結(jié)構(gòu)基本破壞但尚可辨認，巖質(zhì)極軟，巖體風化成堅硬土狀，屬中～高壓縮性土；厚度變化較大，層厚為0.80～3.50 m，平均層厚為2.06 m。

第4 層為強風化泥質(zhì)砂巖:紅褐色，結(jié)構(gòu)大部分破壞，裂隙很發(fā)育，泥質(zhì)膠結(jié)，泥砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖質(zhì)極軟，厚度變化較大，層厚為0.30～6.70 m，平均層厚為2.57 m；層頂埋深為0.00～9.00 m，平均層頂埋深為2.04 m。

第5 層為中風化泥質(zhì)砂巖:紅褐色，裂隙發(fā)育，局部裂隙面含鐵質(zhì)，泥質(zhì)膠結(jié)，泥砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖質(zhì)極軟；該層場地均有分布，均未揭穿，平均層厚為3.5 m。

3 復合土釘墻的設(shè)計方案

復合土釘墻支護設(shè)計按照1∶0.6 放坡，共設(shè)置10排錨桿，其中第2 排、第5 排、第8 排為預應力錨桿，采用振動花管工藝，花管采用壁厚為3.25 mm 的φ48 架子管?；炷撩鎸訛?φ6.5@100 mm×100 mm鋼筋網(wǎng)片，主筋為HRB335φ20 及一根 φ16 的橫壓筋?；炷撩鎸雍穸葹?50 mm，其強度為C25。面層混凝土配合比約為水泥∶砂∶石=1∶1.5∶1.5。

土釘水平間距為1 m，傾斜角為8°；土釘直徑為90 mm，面層加強筋為φ12。錨桿水平間距為1 m，傾斜角為 12°；錨孔直徑為 140 mm，配筋為 2φ315.2的鋼絞線，自由段長4.0 m，外側(cè)固定于槽鋼上，鎖定力為100 kN。

4 復合土釘墻工藝技術(shù)要點研究

4.1 基坑土方開挖及人工修坡

工程中基坑開挖采用機械開挖配合人工開挖的方式。開挖至設(shè)計深度后，人工整平邊坡，并清理邊坡坡面，確保工作面整潔。土方開挖遵循分段分層開挖原則，開挖前設(shè)置排水溝和截水溝，防止側(cè)向地下水向基坑內(nèi)滲透。基坑分段開挖長度為30 m，分層開挖厚度為1 m，嚴禁超挖。

4.2 混凝土初噴

基坑邊坡按1∶0.6 放坡且經(jīng)人工整平后進行混凝土初噴。本工程中，混凝土砂漿按工程試驗確定的配合比設(shè)計進行拌和，水泥采用P·Ⅱ42.5R 快硬硅酸鹽水泥，初凝時間大于45 min，終凝時間小于6.5 h。細骨料采用連續(xù)級配中砂，細度模數(shù)為2.6～2.9，含泥量控制在2%以內(nèi)；粗骨料采用5～10 mm連續(xù)級配碎石，針片狀顆粒含量小于10%，含泥量小于1%。混凝土材料經(jīng)進場檢驗合格，按配合比拌制混凝土砂漿。初噴時，噴頭與噴射面保持垂直，自上而下噴灑混凝土，噴射厚度控制在35～45 mm。初噴結(jié)束，待混凝土砂漿初凝后，進行噴灑養(yǎng)護管理。

4.3 土釘成孔

經(jīng)工程測量確定土釘孔位，經(jīng)測量復核后彈出孔位十字控制線。土釘按水平間距1 m 布設(shè)，傾斜角為8°。第一層土釘采用人工開挖成孔方式，局部遇到地下不明障礙物，個別土釘長度僅為3.0 m。對于施工長度小于5.8 m 的土釘，采用兩孔之間補打土釘?shù)姆绞竭M行加強處理；長度大于5.8 m 的土釘無需補打土釘。

土釘采用一次成孔注漿施工工藝，成孔直徑為100 mm。土釘成孔且成孔深度、直徑經(jīng)檢查無誤后，清除孔內(nèi)雜物，并在孔內(nèi)放置Ⅱ級螺紋鋼筋。為確保土釘澆筑過程中鋼筋主筋不發(fā)生移位，采用定位架固定鋼筋主筋。

4.4 土釘注漿

本工程中，混凝土砂漿采用P·O 42.5 普通硅酸鹽水泥拌制，選用連續(xù)級配中、粗砂，骨料含水率控制在5%～7%范圍內(nèi)。為避免影響混凝土黏結(jié)性能，本工程采用清水拌制混凝土砂漿?；炷磷{時，在注漿口設(shè)置止?jié){塞，以確?；炷辽皾{深入孔壁，增強土釘?shù)腻^固力。

4.5 錨桿設(shè)置

按要求加工制作錨桿。錨桿安裝時，桿件按土釘中心點位置安裝。為確保錨桿安裝質(zhì)量，在錨桿桿件上安裝中架，中架按1.0～1.5 m 間距布設(shè)。錨桿自由端套塑料管，并借助鉛絲與錨桿綁扎在一起。錨桿安裝傾角與土釘傾角一致，放置桿件后一同注漿。要確保錨桿放置后與土釘鉆孔中心一致。

4.6 注漿

嚴格按工程設(shè)計要求配制混凝土砂漿，水灰比為1∶0.43。砂漿配制后及時注漿，防止混凝土砂漿凝結(jié)影響注漿質(zhì)量。注漿時，借助注漿泵和花管將砂漿灌注至孔底，直至排氣管不再排氣時，停止注漿并穩(wěn)壓3～5 min。注漿過程中，密切關(guān)注注漿壓力，如出現(xiàn)壓力快速上升問題，應加強對花管進行堵塞檢查。注漿完成后緩慢拔出花管，避免帶出鋼筋。注漿完成后，清洗外露鋼筋并落實保護措施。

4.7 綁扎鋼筋網(wǎng)

本工程中，掛網(wǎng)網(wǎng)片規(guī)格為φ6.5@100 mm×100 mm 鋼筋網(wǎng)片；主筋為 HRB335φ20，并采用一根φ16的橫壓筋加固。為確保鋼筋網(wǎng)片綁扎牢固，鋼筋網(wǎng)綁扎采用搭接方式，搭接長度不小于35 d，以“梅花型”方式綁扎。鋼筋網(wǎng)綁扎完成后錨固主筋和橫壓筋。鋼筋網(wǎng)錨固牢固后，報監(jiān)理工程師進行隱藏工程驗收，驗收合格后噴射面層混凝土。

4.8 噴射面層混凝土

面層混凝土噴射方法與初噴混凝土方法相同?；炷羾娚淝埃瑧獙Τ鯂娀炷凉探Y(jié)情況和鋼筋網(wǎng)綁扎情況進行檢查，如果有松動情況要采取補噴、加固措施。面層混凝土噴射厚度為50 mm，噴射時應確?；炷粮采w鋼筋網(wǎng)，形成鋼筋網(wǎng)保護層。面層混凝土噴灑完成后要加強養(yǎng)護管理工作。

5 基坑工程支護施工監(jiān)測

本工程復合土釘施工完成后，對基坑沉降、變形進行了監(jiān)測。根據(jù)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》（JGJ 120—2012）規(guī)定的報警值，以基坑水平位移大于30 mm 作為警戒值，根據(jù)業(yè)主提供的測量基準點，每3 d 監(jiān)測一次基坑位移情況?，F(xiàn)場共計布設(shè)監(jiān)測點40個，詳細記錄各監(jiān)測點位移數(shù)據(jù)。經(jīng)監(jiān)測數(shù)據(jù)跟蹤與監(jiān)控，各監(jiān)測點累計位移、沉降值均小于20 mm，符合技術(shù)規(guī)范和工程設(shè)計要求，表明本工程基坑支護方案合理、支護質(zhì)量良好，達到預期施工技術(shù)目標。

6 結(jié)語

實踐表明，本工程復合土釘墻的設(shè)計方案是安全、經(jīng)濟、合理的。

復合土釘墻在深基坑中的應用，能夠在保證安全的前提下，既節(jié)約了資源，又減少了污染，值得深入研究。在施工中應加強施工管理，及時發(fā)現(xiàn)危險源，確保工程質(zhì)量安全。