淮北礦業(yè)（集團(tuán)）礦工醫(yī)院 基建科 丁勁松

土釘墻在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用
——以淮北礦業(yè)（集團(tuán)）礦工醫(yī)院內(nèi)科病房樓為例

淮北礦業(yè)（集團(tuán)）礦工醫(yī)院 基建科 丁勁松

在土質(zhì)較好地區(qū)，土釘墻是深基坑支護(hù)的常用方法之一。本文，筆者以淮北礦工醫(yī)院內(nèi)科病房樓基坑支護(hù)工程為例，介紹了土釘墻支護(hù)方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容、適用范圍和施工要點(diǎn)。

一、工程概況

淮北礦業(yè)（集團(tuán)）礦工醫(yī)院內(nèi)科病房樓工程總建筑面積21 000 m2，地上13層、地下2層，占地面積1 550 m2。基坑?xùn)|西長(zhǎng)73.5 m，南北寬30 m，地下室基坑開(kāi)挖深度8.5 m，邊坡支護(hù)面積3 400 m2?；铀闹苣蟼?cè)距11層原病房樓11.80 m，東側(cè)距配電房?jī)H4.5 m，北側(cè)距建筑物5.5 m，西側(cè)距主干道12.6 m。現(xiàn)場(chǎng)不具備放坡開(kāi)挖條件。

二、工程地質(zhì)水文條件

1.地質(zhì)條件。根據(jù)淮北礦業(yè)集團(tuán)勘察工程有限公司提供的《巖土工程勘察報(bào)告（詳細(xì)勘察）》，擬建場(chǎng)地為第四系山前坡積形成，淮北平原地貌，地勢(shì)平坦，土層沉積分布穩(wěn)定均勻。按照土的工程性質(zhì)，可將地基土自上而下可分為以下幾層。

（1）雜填土。以黏性土為主，混含有建筑石塊Φ5～15 cm，層厚0.5～1.5 m。

（2）粉質(zhì)黏土。棕黃色～棕褐色，濕、可塑，局部遇水易崩解，偶見(jiàn)石灰碎石塊Φ1～5 cm，層厚3.7～6.2 m，N=11～15擊。該層為工程的設(shè)計(jì)持力層。

（3）粉質(zhì)黏土。棕褐～棕黃色，濕、可塑稍硬，含少量Fe、Mn質(zhì)結(jié)核，局部含石灰?guī)r碎塊Φ1～5 cm，層厚2.7～5.2 m，N=16～20擊。

（4）粉質(zhì)黏土。棕褐色，濕、可塑-硬塑，含F(xiàn)e、Mn質(zhì)結(jié)核，切面稍光滑，偶見(jiàn)石灰?guī)r碎塊，局部成泥質(zhì)膠結(jié)巖狀。層厚3.70～6.50 m，N=21～25擊。

（5）粉質(zhì)黏土。棕黃～棕褐色，濕、可塑，遇水易崩解，偶見(jiàn)石灰?guī)r碎塊Φ3～7 cm，N=12～15擊。

各土層承載力特征值及力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1。

2.場(chǎng)地地下水概況。場(chǎng)地?zé)o穩(wěn)定地下水位，地下水屬于上層滯水類(lèi)型，主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水、地表水及地下生活用水管網(wǎng)滲漏，水位易受季節(jié)影響。場(chǎng)區(qū)地下水對(duì)鋼筋混凝土有微腐蝕性。

三、基坑支護(hù)方案

根據(jù)場(chǎng)地地理位置，基坑開(kāi)挖深度、周?chē)h(huán)境條件、土層力學(xué)性質(zhì)及地下水位情況，決定采用土釘墻作為基坑開(kāi)挖的臨時(shí)支護(hù)。

1.基坑支護(hù)方案的總體設(shè)計(jì)。總承包單位委托濉溪縣建筑勘察設(shè)計(jì)院進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)。該基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：確定土釘墻的平面、剖面尺寸及分層施工高度；確定土釘?shù)念?lèi)型、布置方式和間距；確定土釘鋼筋的類(lèi)型、直徑和構(gòu)造；確定注漿參數(shù)和注漿方式；確定土釘與面層的連接構(gòu)造，混凝土面層與坡頂?shù)姆雷o(hù)設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制及施工監(jiān)測(cè)要求等。

2.基坑支護(hù)方案的具體設(shè)計(jì)。

（1）基坑?xùn)|側(cè)和北側(cè)距已有建筑只有5 m左右，原地面較高，開(kāi)挖深度較大，設(shè)計(jì)5排土釘。土釘孔徑120 mm，1Φ25鋼筋，長(zhǎng)度12 m，最下排9 m，傾角15°。水平間距1.5 m；豎向間距：第一排土釘距坡頂0.5 m，2～5排間距1.7 m。坡面掛Φ6.5@ 200雙向鋼筋網(wǎng)。

（2）南側(cè)和西側(cè)開(kāi)挖深度平均7.6 m，設(shè)計(jì)3排土釘。土釘孔徑120 mm，1Φ25鋼筋，長(zhǎng)度9 m，最下排7.5 m，傾角15°。水平間距1.5m；豎向間距：第一排土釘距坡頂3.0 m，2～3排間距2.5 m。坡面掛Φ6.5@200雙向鋼筋網(wǎng)。

（3）基坑四周坡頂設(shè)置截水溝，坑內(nèi)坡腳設(shè)置排水溝和集水井。

（4）土釘注漿采用P.O.42.5水泥拌制的水泥漿，水灰比為0.5。土釘墻及放坡段噴射C20混凝土面層，厚80 mm。

四、土釘墻的施工

1.土釘墻施工流程。

（1）按設(shè)計(jì)要求開(kāi)挖工作面，修整邊坡并埋設(shè)噴射混凝土厚度控制標(biāo)志，噴射第一層混凝土。

（2）安設(shè)土釘（包括成孔、插鋼筋、注漿、安設(shè)連接件等）。

（3）綁扎鋼筋網(wǎng)，噴射第二層混凝土。

（4）設(shè)置坡頂、坡面和坡腳的排水系統(tǒng)。

2.土釘施工。

（1）土釘原材料應(yīng)符合下列規(guī)定。土釘鋼筋使用前應(yīng)調(diào)直、除銹、除油；土釘鋼筋焊接定位支架，支架間距小于2 m；注漿用水泥漿應(yīng)拌和均勻，隨拌隨用，一次拌和的漿料應(yīng)在初凝前用完。

（2）土釘成孔的技術(shù)要求。孔深允許偏差±50 mm；孔徑允許偏差±5 mm；土釘孔位允許偏差±100 mm；成孔傾角允許偏差±5%。

3.注漿作業(yè)應(yīng)遵守下列規(guī)定。

（1）注漿前，應(yīng)將孔內(nèi)殘留及松動(dòng)的廢土清除干凈；注漿開(kāi)始或中途停止超過(guò)30 min時(shí)，應(yīng)用水或稀水泥漿潤(rùn)滑注漿泵及其管路。

（2）注漿時(shí)，注漿管應(yīng)插至距孔底250～500 mm處；在孔口部位設(shè)置止?jié){塞及排氣管，并及時(shí)補(bǔ)漿。

（3）第一次注漿壓力為0.3～0.5 MPa；待初凝后進(jìn)行第二次注漿，注漿壓力為0.7～1.0 MPa。

4.土釘墻及掛網(wǎng)噴漿。

（1）基坑開(kāi)挖和土釘墻施工。

①設(shè)計(jì)要求。基坑開(kāi)挖和土釘墻施工應(yīng)按設(shè)計(jì)要求自上而下、分段分層進(jìn)行。在上層土釘注漿體及噴射混凝土面層達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后，方可開(kāi)挖下層土方及下層土釘施工。

②土方作業(yè)。在機(jī)械進(jìn)行土方作業(yè)時(shí)，嚴(yán)禁坡壁出現(xiàn)超挖或松動(dòng)坡壁土體；機(jī)械開(kāi)挖后，應(yīng)輔以人工修整坡面，坡面平整度允許偏差±20 mm；在坡面噴射混凝土支護(hù)前，應(yīng)清除坡面虛土；豎向開(kāi)挖深度應(yīng)與土釘豎向設(shè)計(jì)間距相對(duì)應(yīng)。

（2）噴射混凝土施工。

①?lài)娚浠炷猎牧弦蟆Ｄz凝材料應(yīng)優(yōu)先選用普通硅酸鹽水泥，水泥強(qiáng)度等級(jí)不低于P.O.32.5；采用含水量5%～7%的干凈中、粗砂作為細(xì)骨料，粒徑小于15 mm的干凈礫石作為粗骨料；為加快施工進(jìn)度，混凝土中使用速凝劑前，應(yīng)先做與水泥的相容性試驗(yàn)及水泥凈漿凝結(jié)效果試驗(yàn)。

②噴射混凝土施工機(jī)具的選用?；炷羾娚錂C(jī)應(yīng)密封良好，輸料連續(xù)均勻，允許輸送骨料最大粒徑為25 mm，輸送水平距離不宜小于100 m，垂直距離不宜小于30 m；空壓機(jī)應(yīng)滿(mǎn)足噴射機(jī)工作風(fēng)壓和耗風(fēng)量的要求；混合料的攪拌宜采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)；輸料管應(yīng)能承受0.8 MPa以上的壓力，并且具有良好的耐磨性；供水設(shè)施應(yīng)保證噴頭處水壓大于0.2 MPa。

③混合料的配比與拌制。水泥與砂石的質(zhì)量比宜為1∶4～1∶4.5，砂率宜為45%～55%，水灰比宜為0.4～0.45；混合料應(yīng)拌制均勻，拌和時(shí)間不少于2 min，隨拌隨用；不摻速凝劑存放時(shí)間不超過(guò)2 h；摻速凝劑存放時(shí)間不超過(guò)20 min。

④?chē)娚浠炷潦┕?。混凝土噴射作業(yè)應(yīng)分段分片依次進(jìn)行，同一分段內(nèi)噴射順序宜自下而上，一次噴射厚度不宜小于40 mm；噴射混凝土?xí)r，噴頭與受?chē)娒鎽?yīng)垂直，距離宜為0.6～1.0 m；噴射混凝土終凝2 h后，應(yīng)噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間根據(jù)氣溫環(huán)境等條件確定，一般為3～7 d。

⑤噴射混凝土中鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)。鋼筋網(wǎng)應(yīng)在噴射一層混凝土后鋪設(shè)，鋼筋保護(hù)層不宜小于20 mm；鋼筋網(wǎng)與土釘連接應(yīng)牢固，噴射混凝土?xí)r鋼筋不得晃動(dòng)。

5.土方開(kāi)挖?；娱_(kāi)挖應(yīng)分層、分區(qū)進(jìn)行，嚴(yán)禁超挖；放坡土釘墻每區(qū)段開(kāi)挖面長(zhǎng)20 m，每一層開(kāi)挖深度為土釘設(shè)計(jì)標(biāo)高下30～50 cm，隨挖隨護(hù)，上下段鋼筋網(wǎng)片搭接長(zhǎng)度不小于30 cm；基坑底30 cm土方由人工清除，不得超挖；開(kāi)挖到位后及時(shí)施工混凝土墊層，隨挖隨澆。

五、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

該基坑按照安全等級(jí)“一級(jí)”進(jìn)行監(jiān)測(cè)。為此，根據(jù)設(shè)計(jì)要求沿基坑四周布置了6個(gè)水平位移觀測(cè)點(diǎn)和6個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)周期自基坑開(kāi)挖開(kāi)始到地下室側(cè)壁回填完畢。土釘墻監(jiān)測(cè)控制允許值，坡頂最大水平位移50 mm，水平位移速度連續(xù)3 d3.0 mm/d，坑外地面沉降連續(xù)3 d 3 mm/d。并且，設(shè)置了報(bào)警值，監(jiān)測(cè)時(shí)一旦達(dá)到預(yù)警值立即按應(yīng)急方案處理。目前，該基坑監(jiān)測(cè)周期已結(jié)束，沒(méi)有出現(xiàn)超過(guò)監(jiān)測(cè)值的現(xiàn)象。