唐曉峰

摘要：復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)是將土釘墻與其他支護(hù)形式或施工措施聯(lián)合應(yīng)用于土體開(kāi)挖和邊坡穩(wěn)定的一種新的擋土技術(shù)。它將土釘墻與預(yù)應(yīng)力錨桿等結(jié)合起來(lái)，使得土釘墻技術(shù)在深基坑中應(yīng)用及垂直土釘墻成為現(xiàn)實(shí)，并改善了土釘墻支護(hù)形式變形較大的缺陷。本文主要介紹復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)在某科技大廈深基坑工程中的應(yīng)用并結(jié)合工作實(shí)踐中遇到的有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：復(fù)合土釘；基坑支護(hù)；施工；預(yù)防措施

前 言

深基坑支護(hù)工程影響整個(gè)工程的施工質(zhì)量與安全。隨著我國(guó)高層建筑的迅速發(fā)展，深基坑支護(hù)技術(shù)已成為建筑施工的一個(gè)難點(diǎn)、熱點(diǎn)問(wèn)題，廣泛引起政府行政管理部門(mén)和設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、建設(shè)等單位的高度重視，并逐漸形成為地基基礎(chǔ)的一個(gè)專(zhuān)門(mén)領(lǐng)域。

近年來(lái)隨著深基坑開(kāi)挖工程的逐漸增多，深基坑支護(hù)技術(shù)有了很大發(fā)展。在深基坑開(kāi)挖工程中，復(fù)合土釘支護(hù)現(xiàn)已成為樁、墻、撐、錨支護(hù)之后又一項(xiàng)較為成熟的技術(shù)。其特點(diǎn)是，在土釘墻原位加固土體基礎(chǔ)上，利用預(yù)應(yīng)力錨桿把邊坡側(cè)土壓力荷載傳到滑移面之外的土體深部，以充足的錨固力，保證邊坡的長(zhǎng)期整體穩(wěn)定性。使土釘墻技術(shù)的應(yīng)用范圍得到了拓寬。

1工程概況

某科技大廈工程主體地上十六層，裙房六層，均設(shè)三層地下室（近似正方形布置），主體建筑西側(cè)、南側(cè)分別為1＃、2#雙層汽車(chē)坡道。該工程結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)，建筑面積71321.38m2,占地面積13877.80m2?；讟?biāo)高－15.72m（局部－17.15 m）。

2場(chǎng)地工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

2.1工程地質(zhì)條件

該工程場(chǎng)地地貌單元屬某河沖洪積扇中部，地形較平坦，地面絕對(duì)標(biāo)高47.55m～48.57m。在鉆探深度范圍內(nèi)地層按其成因類(lèi)型與沉積年代分為人工堆積和第四紀(jì)沉積層兩大類(lèi)，地基土主要由人工填土及第四系沖洪積成因的粘土、重粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粘土和砂性土及圓礫、卵石組成。地層由上而下為：

雜填土①；砂質(zhì)粉土②：該層局部地段分布有粉質(zhì)粘土②1；粉質(zhì)粘土③：該層局部地段分布有粉細(xì)砂③1，砂質(zhì)粉土③2；粉質(zhì)粘土④；粉質(zhì)粘土⑤：大部地段分布有砂質(zhì)粉土⑤1；粉質(zhì)粘土⑥：大部地段分布有粘土⑥1，粘質(zhì)粉土⑥2；細(xì)中砂⑦；卵石⑧:個(gè)別地段分布粉質(zhì)粘土⑧1，此層未揭穿，最大揭露厚度12.70m，鉆至最低標(biāo)高12.62m。

基礎(chǔ)持力層涉及粉質(zhì)粘土⑥層，粘土⑥1層，粘質(zhì)粉土⑥2層。

2.2地下水特征

實(shí)測(cè)地下水兩層。第一層屬臺(tái)地潛水，靜止水位相應(yīng)標(biāo)高為42.07～43.20m（埋深4.60m～6.50m），主要接受大氣了降水補(bǔ)給；第二層為第四紀(jì)孔隙潛水，靜止水位相應(yīng)標(biāo)高為19.24～19.62m（埋深為28.10m～28.8m）。

該工程基坑降水由建設(shè)單位單獨(dú)招標(biāo)并先期施工，已降低水位至－18m，具備土方開(kāi)挖條件。

3支護(hù)方案選擇

3.1基坑周邊環(huán)境

擬建場(chǎng)地為建設(shè)單位老廠區(qū)，地下范圍內(nèi)房屋基礎(chǔ)、廢棄管線較多，建筑場(chǎng)地的周邊環(huán)境較復(fù)雜。基坑北側(cè)開(kāi)挖上口線外15 m遠(yuǎn)處為一單層廠房，西側(cè)有天然氣和熱力等管線，西側(cè)有一條高壓線路，東側(cè)、南側(cè)緊鄰城市道路；西側(cè)基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)有一條廢棄污水管線及污水泵房。

3.2支護(hù)方案確定

本工程開(kāi)挖深度、面積均較大，根據(jù)基坑周邊環(huán)境、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)、施工季節(jié)等條件和同類(lèi)工程施工經(jīng)驗(yàn)，本著安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的原則，通過(guò)對(duì)多種支護(hù)方案的分析、對(duì)比，確定本工程的基坑支護(hù)采用復(fù)全土釘支護(hù)技術(shù)。

該工程基坑側(cè)壁安全等級(jí)按二級(jí)考慮，側(cè)壁重要性系數(shù)取1.00。根據(jù)基坑外側(cè)臨建、相鄰公路位置、荷載及基坑側(cè)壁土層情況，按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120－99）有關(guān)規(guī)定，采用以分項(xiàng)系數(shù)表示的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式，分別對(duì)基坑各側(cè)壁進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

以主體基坑支護(hù)設(shè)計(jì)為例：土釘鋼筋采用Φ20～Φ25Ⅱ級(jí)鋼筋，梅花形布置，水平間距1.2～1.5m，垂直間距1.0～1.4m，成孔直徑110mm，入射角度10°，土釘長(zhǎng)度10～13mm，共設(shè)9道；混凝土面層厚80～100mm,配置Φ6.5@200×200鋼筋網(wǎng)，加強(qiáng)筋Φ16Ⅱ級(jí)鋼筋；在槽深5.2m、9.3m處設(shè)兩道預(yù)應(yīng)力錨桿，材料為1－7Φ5鋼絞線水平間距1.5m，成孔直徑150mm，入射角度10°，錨桿長(zhǎng)度分別為16m、15m，錨在18a槽鋼腰梁上。

支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定在很大程度上取決于施工方法、施工工序和施工進(jìn)度。需要考慮的不利情況是：開(kāi)挖到某一作業(yè)面的深度，但尚未能及時(shí)設(shè)置這一步的土釘或注漿強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)。臺(tái)地潛水深度范圍內(nèi)邊坡的穩(wěn)定施工時(shí)需要加強(qiáng)監(jiān)控。最危險(xiǎn)的階段一般是開(kāi)挖至坑底而最后一排土釘尚未設(shè)置時(shí)。綜上所訴應(yīng)根據(jù)施工期間不同開(kāi)挖深度及基坑地面以下可能滑動(dòng)面采用圓弧滑動(dòng)簡(jiǎn)單條分法進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。

4 施工過(guò)程中預(yù)防措施

由于本基坑采用機(jī)械大開(kāi)挖，所以施工過(guò)程中的及時(shí)快速支護(hù)對(duì)于基坑的穩(wěn)定性具有極其重要的影響。土方施工必須與護(hù)坡施工及降排水密切配合。護(hù)坡施工要求必須分層分段的均衡開(kāi)挖，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)專(zhuān)人負(fù)責(zé)挖方與護(hù)坡施工的協(xié)調(diào)，控制每步的開(kāi)挖深度和合理安排作業(yè)順序，做到分層分段開(kāi)挖并不間斷地及時(shí)支護(hù)。做到每段開(kāi)挖長(zhǎng)度、每層開(kāi)挖深度與土釘垂直間距相匹配，一則便于土釘施工，二則避免超挖造成邊坡塌方。

錨桿、土釘與土體之間的界面粘結(jié)力是其抗力得以發(fā)揮作用的基礎(chǔ)，應(yīng)確保錨桿、土釘長(zhǎng)度和注漿質(zhì)量。土釘?shù)拈_(kāi)挖效應(yīng)要求一排土釘設(shè)置后應(yīng)停留一段時(shí)間，或使用早強(qiáng)劑、膨脹劑，使注漿體達(dá)到一定強(qiáng)度并與周?chē)馏w粘結(jié)牢固后，再進(jìn)行下步開(kāi)挖，這樣不但使土釘?shù)淖饔玫靡猿浞职l(fā)揮，而且保證土釘支護(hù)邊坡具有良好的工作性能，并處于穩(wěn)定狀態(tài)。

噴射混凝土可根據(jù)地層情況“先錨后噴”或“先噴后錨”（土質(zhì)松劑散時(shí)），通過(guò)加速凝劑控制初凝和終凝時(shí)間，加快注漿和噴面混凝土早期強(qiáng)度的發(fā)展，保證土釘與噴錨面的牢固連接。

邊坡支護(hù)的破壞是逐步發(fā)展的?；娱_(kāi)挖與支護(hù)必須根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行監(jiān)測(cè)，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)邊坡的垂直沉降和水平位移，注意觀察土釘、錨桿端部附近的地表有無(wú)裂縫等，自始至終將施工過(guò)程與現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試監(jiān)控相結(jié)合。

本工程基礎(chǔ)較深，面積大，挖土?xí)r正值雨季，施工中要求密切注意邊坡穩(wěn)定情況。開(kāi)挖前按方案要求布置好觀測(cè)點(diǎn)，并測(cè)得初始值，基坑開(kāi)挖及支護(hù)施工期間每天監(jiān)測(cè)一次，當(dāng)監(jiān)測(cè)結(jié)果變化速率較大時(shí)，每天監(jiān)測(cè)兩次。當(dāng)有事故征兆出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)連續(xù)監(jiān)測(cè)。如發(fā)現(xiàn)異常變形，應(yīng)立即停止基坑內(nèi)作業(yè)，分析原因，采取增補(bǔ)錨桿、還土等加固措施，確保邊坡安全。

基坑開(kāi)挖要重點(diǎn)解決好基坑排水問(wèn)題。為防止雨季降水或基坑側(cè)壁滲水，基坑施工期間對(duì)工程周?chē)牡乇硭?，?yīng)采取有效的截水、排水 、擋水措施，外延坡面1m抹平做散水面，防止地表水流入基坑內(nèi)。施工中應(yīng)對(duì)地質(zhì)勘察資料作必要的復(fù)查與補(bǔ)充，減少因勘察資料不全或數(shù)據(jù)有誤而導(dǎo)致的工期延誤或損失。

本工程因上層滯水含水層滲透系數(shù)小，降水難度較大，易在坑壁形成一定的懸掛水，呈現(xiàn)出水點(diǎn)及滲水線，基坑開(kāi)挖時(shí)，采用堵排措施予以解決，即在噴護(hù)混凝土面層內(nèi)預(yù)埋塑料管將滯水導(dǎo)出坡面，排水管長(zhǎng)0.5～1 m，根部加滲水孔并用麻絲與濾料填充。錨噴面深入基坑底200mm，在槽底坡角處設(shè)置排水溝、集水坑，用水泵抽排至槽頂排水管網(wǎng)中。

預(yù)應(yīng)力錨桿：錨固段注漿強(qiáng)度大于15MPa并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的75％后方可進(jìn)行張拉，錨桿張拉順序應(yīng)考慮對(duì)鄰近錨桿的影響。張拉分三級(jí)張拉，每一級(jí)要分別記錄拉伸長(zhǎng)度，張拉至設(shè)計(jì)值時(shí)，再次檢查各連接點(diǎn)的情況，必要時(shí)應(yīng)對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固，待額定壓力穩(wěn)定后鎖定。

結(jié)束語(yǔ)

由于工程地質(zhì)情況的復(fù)雜性和復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)設(shè)計(jì)的局限性，護(hù)坡設(shè)計(jì)和施工中難免存在不足之處，只有及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取相應(yīng)措施調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)做法，才能防止工程事故的發(fā)生。

本工程基坑深度大，場(chǎng)地狹小，基坑周?chē)叵抡系K物較多，地層土質(zhì)比較復(fù)雜，這些都給設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)了很大困難。但通過(guò)嚴(yán)格的施工管理，通過(guò)大家共同努力，在挖土、護(hù)坡施工中針對(duì)出現(xiàn)的各種不利情況，及時(shí)采取切實(shí)可行的處理措施，圓滿解決了施工中出現(xiàn)的各種難題，對(duì)周?chē)叵鹿芫€及建筑物未造成任何影響，工程質(zhì)量高、施工速度快，基坑安全穩(wěn)定。復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)在本工程深基坑支護(hù)工程中應(yīng)用取得成功。