佘劍波

摘要：本文結(jié)合深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工實(shí)例，提出了一種新的深基坑支護(hù)施工解決處理技術(shù)方案，同時(shí)對(duì)小變形護(hù)坡作為外墻模板的具體施工方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，對(duì)支護(hù)結(jié)果進(jìn)行了監(jiān)測(cè)和效果評(píng)析。

關(guān)鍵詞：深基坑 復(fù)合土釘支護(hù) 垂直外模復(fù)合微型樁 變形監(jiān)測(cè)

一、工程概況

某商業(yè)樓結(jié)構(gòu)距臨近建筑物外墻1.5m。本工程南北長(zhǎng)100m，東西寬30m，地下二層，基底標(biāo)高為-15.0m，施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹小。根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告提供的地質(zhì)資料，場(chǎng)區(qū)地質(zhì)情況大致為：第①層為粘質(zhì)粉土和粉質(zhì)粘土素填土；第②層為粉質(zhì)粘土；第③層為砂質(zhì)粉土、粘質(zhì)粉土；第④層為粉細(xì)砂；第⑤層為粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土；第⑥層為粉細(xì)砂；第⑦層為圓礫層；第⑧層為粘質(zhì)粉土；第⑨層為卵石層；持力層為第⑥、⑦層。水文情況是：上層滯水埋深為2.3～5.2m，潛水埋深為19.6m。本文著重介紹該工程深基坑垂直外模復(fù)合土釘支護(hù)的施工方法。

二、土釘支護(hù)簡(jiǎn)介

2.1土釘支護(hù)的原理

土釘支護(hù)是以土釘作為主要受力構(gòu)件的邊坡支護(hù)技術(shù)，它通過(guò)漿體與土體外界面上的粘結(jié)力，沿土釘全長(zhǎng)為基坑邊壁土體提供連續(xù)支護(hù)抗力，不僅將欲滑移土體的側(cè)向壓力傳遞給穩(wěn)定土體，同時(shí)也對(duì)滑移土體進(jìn)行內(nèi)加固，從而給土體以約束并使其穩(wěn)定。它可以最大限度地利用邊壁土體的自承能力，變土體荷載為支護(hù)結(jié)構(gòu)物的一部分。

2.2土釘支護(hù)工藝流程

土釘支護(hù)工藝流程如圖所示。

三、支護(hù)方案選擇

通過(guò)對(duì)該工程實(shí)際情況的考查，現(xiàn)場(chǎng)狹小，地下管線(xiàn)復(fù)雜，對(duì)基坑開(kāi)挖支護(hù)限制較大主要有三方面的制約：

1）施工現(xiàn)場(chǎng)范圍內(nèi)無(wú)放坡的可能，且無(wú)大型施工設(shè)備的工作空間，外墻只能采取單側(cè)支模施工，要求邊坡必須垂直及平整，能夠兼作外墻外模板；

2）周?chē)ㄖ锏牡叵码娏?、電信等管線(xiàn)復(fù)雜、重要，邊坡位移變形不能超過(guò)允許的限值，防止直接或單位破壞地下管線(xiàn)；

3）基坑西側(cè)緊臨底星路，東側(cè)緊靠施工道路，人員密集，施工環(huán)保要求高，基礎(chǔ)施工處于雨季，支護(hù)方案必須安全可靠，并減少擾民。

結(jié)合周邊工程采取的支護(hù)方案，鑒于《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范》JCJ120-99第3.3，1條規(guī)定土釘支護(hù)基坑深度要求“不宜超過(guò)12m”，且工程條件所限，我們提出采用15m深“垂直外模微型樁——土釘支護(hù)”施工方案對(duì)深基坑進(jìn)行護(hù)坡施工。

四、垂直外模復(fù)合土釘支護(hù)設(shè)計(jì)與施工

4.1土釘工程

垂直外模復(fù)合土釘支護(hù)中的土釘布置，土釘在施工的注漿流程中，要采用加壓注漿，使土釘周?chē)馏w中的空隙充滿(mǎn)水泥漿體，占滿(mǎn)空隙，擠走滯水，改善土性，對(duì)土體有加固作用。噴射混凝土面層作用主要是限制土釘之間土體的變形，將土體側(cè)向壓力有效地傳遞給土釘，并調(diào)整相鄰?fù)玲數(shù)氖芰顟B(tài)。同時(shí)將土中的地下水很好的封堵在土中，不至于造成地下水的流失及影響基坑其它工序的施工。

土釘設(shè)計(jì)原則為：在先期土釘施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上大致確定土釘?shù)拈L(zhǎng)度，采用理正深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件FSPW－4進(jìn)行復(fù)核，據(jù)此對(duì)初始值進(jìn)行修正?？紤]施工過(guò)程中施工車(chē)輛的行走問(wèn)題及施工用材料的少量堆載情況，選取地面荷載為20Kn/m2。土釘主要采用Φ20mm的鋼筋,置于Φ80mm鉆孔中,采用強(qiáng)度等級(jí)M10的水泥漿或者水泥砂漿注入孔中形成.水泥漿水灰比為0.5,水泥砂漿配合比為1:1.2。

深基坑支護(hù)是一個(gè)綜合性巖土工程問(wèn)題，既涉及土力學(xué)中典型的強(qiáng)度與穩(wěn)定問(wèn)題，又包含了變形問(wèn)題，同時(shí)還涉及到土與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用問(wèn)題，這些問(wèn)題又受到工程現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)、水文、環(huán)境、荷載、天氣等諸多因素的影響。因此，本工程采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與信息施工技術(shù)，由施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)工序來(lái)掌握邊坡的安全穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)通過(guò)監(jiān)測(cè)手段邊坡的位移變化速率超過(guò)警戒值時(shí)，分析基坑邊壁位移時(shí)程曲線(xiàn)，確定其對(duì)基坑邊壁穩(wěn)定的影響程度，以便采用限制邊壁位移的應(yīng)急預(yù)案。針對(duì)本工程的措施有：對(duì)已施工過(guò)的土層，根據(jù)情況追加土釘，并且要加長(zhǎng)；對(duì)于下面的土層，土釘要縮小間距，釘體要加長(zhǎng)，增加注漿壓力，并且施以預(yù)應(yīng)力錨桿加以約束。

4.2垂直外模面層噴射混凝土

土釘支護(hù)的外模面層的作用主要是限制土釘之間土體的變形，將土體側(cè)向壓力有效地傳遞給土釘，并調(diào)整相鄰?fù)玲數(shù)氖芰顟B(tài)，同時(shí)作為外墻側(cè)模板。根據(jù)全長(zhǎng)注漿土釘?shù)氖芰Ψ治?，錨頭和面層受力較小，面層厚度不必太厚。由于土釘支護(hù)面層作為結(jié)構(gòu)外墻的外模板，須保持較高的表面精度，同時(shí)預(yù)留邊坡位移量以保證主體結(jié)構(gòu)尺寸，根據(jù)基坑不同位置及不同深度設(shè)置了不同的預(yù)留位移。四周邊坡預(yù)留位移3cm；基底以上5m范圍內(nèi)預(yù)留位移減少1cm,距陰角5m范圍內(nèi)預(yù)留位移減少1cm。

支護(hù)的面層參數(shù)為：?jiǎn)螌愉摻罹W(wǎng)為φ6.5@200×200；加強(qiáng)鋼筋為φ18@1500×1500（@1200×1200）；噴射混凝土厚度為10cm，強(qiáng)度C20；噴射混凝土配比為：水泥：水：砂：石：1：0.6：2：2；可視具體情況添加速凝劑3%～5%；水泥為P.O32.5，石頭為碎石，砂為中砂。

4.3微型鋼管樁及帽梁

微型鋼管樁在計(jì)算中不作考慮，僅作為安全儲(chǔ)備的作用，主要是提高護(hù)坡面的表面剛度，它對(duì)控制坡面位移、地面沉降、防止土方開(kāi)挖過(guò)程中局部出現(xiàn)坍塌以及控制每層開(kāi)挖到支護(hù)前這段時(shí)間內(nèi)的位移、抗傾覆方面都有重要的作用。帽梁主要使整個(gè)邊坡及微型鋼管樁形成一個(gè)整體。

在基坑?xùn)|、西側(cè)設(shè)計(jì)微型鋼管樁，其參數(shù)為：孔徑130mm；樁間距1.5m；樁長(zhǎng)約15m，樁底標(biāo)高為-16.0m（地面去掉1m雜填土后施工）；中心線(xiàn)位置在面層外側(cè)175mm。

鋼管直徑為φ70（δ＝3.8，東側(cè)），φ108（δ＝3.5，西側(cè)）；采用P.O32.5普通硅酸鹽水泥拌制水泥漿，水灰比為0.60；管底注漿，注漿完成后持續(xù)1min后停止灌漿，視漿面下降情況隨時(shí)補(bǔ)漿。微型鋼管鉆孔采用套管鉆機(jī)成孔，成孔后采用管底注漿法注漿至-5.0m左右，然后拔出套管，下放鋼管，注漿至管頂。

在基坑周?chē)O(shè)置帽梁一道，增強(qiáng)面層的整體穩(wěn)定性，起到協(xié)調(diào)基坑邊坡變形的作用。由于帽梁內(nèi)側(cè)與土釘?shù)耐饽Ｃ鎸悠烬R，因此帽梁內(nèi)側(cè)的平整度尤為重要。

帽梁參數(shù)確定為：寬×高：400mm×400mm；主筋8φ18，箍筋φ8@200；混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20。微型鋼管樁進(jìn)入帽梁300mm，面層壓筋與帽梁主筋通過(guò)預(yù)埋鋼筋連接。

4.4錨桿

基坑?xùn)|部設(shè)計(jì)錨桿一道，以滿(mǎn)足基坑?xùn)|部交通運(yùn)輸?shù)男枰⑾趸A(chǔ)對(duì)基坑邊坡的影響，控制基坑邊坡變形的設(shè)計(jì)范圍以?xún)?nèi)。

錨桿參數(shù):錨桿直徑為100mm,標(biāo)高為-4.5m；水平間距1.5m；自由段5m；錨固段14m；傾角為5°；鋼絞線(xiàn)為2φ15.24；腰梁為2120a；鎖定荷載150kn。錨桿用水泥漿液的抗壓強(qiáng)度M15，水灰比為0.46，水泥為P.O32.5普通硅酸鹽水泥。注漿壓力不小于0.5MPa。注漿完成后持續(xù)1min后停止灌漿，視漿面下降情況及時(shí)補(bǔ)漿。

4.5降水工程

由于上層滯水的存在會(huì)對(duì)基坑支護(hù)產(chǎn)生較大的影響，因此基坑開(kāi)挖前應(yīng)時(shí)進(jìn)行降水。綜合性?xún)r(jià)考慮，設(shè)計(jì)采用自滲井降水。在基坑四周設(shè)置四口觀測(cè)井進(jìn)行水位觀測(cè)。自滲井的是通過(guò)鉆孔在原位土體中形成過(guò)水通道，將上層滯水通過(guò)該通道引滲至下層透水層（圓礫層）中。

自滲井中心線(xiàn)距基坑上口1.5m，直徑為400mm；深16m（進(jìn)入圓礫層1m）；間距6m；濾料為碎石屑。觀測(cè)井直徑為150mm；深18m；井管為φ50鋼管（下部1.5m為花管）；濾料為碎石屑。鉆孔按照設(shè)計(jì)方案鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高，進(jìn)入圓礫層，以便形成過(guò)水通道，成孔后立即填濾料，該層為中砂填充，在鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高后可能出現(xiàn)局部坍塌的現(xiàn)象，需要立即填放濾料。若基坑壁存在殘留水，采用導(dǎo)流管引出。

五、施工效果及監(jiān)測(cè)結(jié)果

垂直復(fù)合土釘支護(hù)方案在工程實(shí)際的施工生產(chǎn)中完全達(dá)到了預(yù)期的效果?；舆吰掳踩诮?jīng)過(guò)雨季得到很好的檢驗(yàn)，最大水平位移控制在1‰～2‰左右，小于預(yù)期的3‰～4‰，平整度完全滿(mǎn)足作施工外模的技術(shù)要求。

根據(jù)基坑邊坡位移監(jiān)測(cè)結(jié)果。在位移點(diǎn)折線(xiàn)圖的基礎(chǔ)上分別采用線(xiàn)形法、對(duì)數(shù)法、多項(xiàng)式法、移動(dòng)平均法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，進(jìn)行回歸分析，并分別與實(shí)際變形比較。

由于位移數(shù)據(jù)為時(shí)間序列資料，因此平滑預(yù)測(cè)技術(shù)可以將數(shù)據(jù)采集過(guò)程中的隨機(jī)因素加以過(guò)濾，消除波動(dòng)，取得邊坡變形的主要趨勢(shì)。

數(shù)據(jù)分析結(jié)果：①水平位移因開(kāi)挖順序及支擴(kuò)結(jié)構(gòu)的不同有明顯差異，說(shuō)明邊坡的水平位移與土體的應(yīng)力釋放過(guò)程及受力結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系；②邊坡位移隨基坑開(kāi)挖深度增加逐步加大，屬于土體內(nèi)應(yīng)力釋放過(guò)程；開(kāi)挖至基底后一定時(shí)期內(nèi)（本工程為15d左右）水平位移依然增加，屬于土體內(nèi)應(yīng)力重新分配；③基坑邊坡位移穩(wěn)定在一個(gè)定值附近，定值取決于護(hù)坡方案的可靠程度。

六、結(jié)論

垂直外模微型樁——土釘支護(hù)正是充分利用各支護(hù)構(gòu)件的作用，把它們有機(jī)組合，有效承擔(dān)地面施工荷載、控制基坑變形。垂直外模復(fù)合土釘支護(hù)具有兩方面的突出優(yōu)點(diǎn)：①不需要留肥槽和放坡面積，最大限度地節(jié)余施工場(chǎng)地；②不需要回填土施工，減少施工工序，可縮短工期。垂直復(fù)合土釘支護(hù)造價(jià)低廉，與同等條件的護(hù)坡樁相比，可節(jié)約造價(jià)約30%左右；節(jié)省工期，邊開(kāi)挖邊支護(hù)；適應(yīng)性強(qiáng)、無(wú)噪音污染、不擾民，適應(yīng)于環(huán)境復(fù)雜的城市地區(qū)；面層可直接作為結(jié)構(gòu)外模板墻使用，將防水層做在上面，既節(jié)省了工序，又節(jié)約了施工場(chǎng)地，取消了廢槽回填，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度都具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力?！?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1] 《基坑土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（CECS96197）；北京, 中國(guó)建筑工業(yè)出版社。

[2]秦四海,深基坑工程優(yōu)化設(shè)計(jì)[M];中國(guó)地震出版社.

作者單位：湖南省西湖建筑集團(tuán)有限公司