摘要：本文通過某核電站邊坡支護(hù)工程為例，分別介紹了土釘支護(hù)與高壓旋噴樁支護(hù)兩種支護(hù)方式的一種計算方法，通過兩種支護(hù)方式的綜合應(yīng)用，取得了較好的支護(hù)效果和經(jīng)濟(jì)效益，可為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：基坑；土釘支護(hù)；高壓旋噴樁支護(hù)；核電站

【Summary】This paper will presents a slope support engineering in a nuclear power station，and introduce a calculation method of soil nailing supporting and high-pressure rotary jet grouting pile . The integrated application of soil nailing and high-pressure rotary jet grouting pile bought preferable support effects and economy benefit.

【Keywords】excavation；soil nailing supporting；high-pressure rotary jet grouting pile；nuclear power station

1.引言

含油廢水處理間為該核電站配套子項，基底標(biāo)高2.2m，基坑深度6.1m。介于核廢液儲存罐廠房與放射源庫中間，距離兩個廠房分別為9.6m和6.2m。有一條地下機(jī)械廊道與之相連。周邊有主體施工單位臨時辦公設(shè)施和衛(wèi)生間、化糞池等設(shè)施，含油廢水處理間距辦公區(qū)約3.6m，距衛(wèi)生間約3m，平面布置見圖1-1。經(jīng)論證，為保證主體廠房施工，這些臨時設(shè)施在較長時間內(nèi)都不能拆除。

根據(jù)地質(zhì)報告，該區(qū)域主要為填土和粗砂，根據(jù)規(guī)范GB-50202-02要求，若采用自然放坡，則會對放射源庫、衛(wèi)生間、辦公區(qū)和相關(guān)管線造成破壞，為選擇最佳的支護(hù)方式，根據(jù)現(xiàn)場情況，考慮周邊施工條件及對周邊環(huán)境的影響，分別從高壓旋噴樁支護(hù)和土釘支護(hù)兩種方式進(jìn)行設(shè)計和對比。

2.高壓旋噴樁支護(hù)設(shè)計

2.1 A區(qū)高壓旋噴樁支護(hù)設(shè)計

施工前先對HBN平行于基坑一側(cè)進(jìn)行開挖，寬度沿該側(cè)方向兩邊分別延伸3m，開挖至HBN基礎(chǔ)底標(biāo)高7.2m，HXG廠房底標(biāo)高2.2m，故該側(cè)開挖高度5.0m。擬設(shè)計旋噴樁樁長L1=11.5m，樁徑D=50cm，打3排樁，相互之間絞合15cm，則擋土墻寬b1=1.2m，固結(jié)體重度γ≈29KN/m3。高壓旋噴樁均按W/C=1拌漿。

2.1.1 土的壓力計算

= tan2（45°- /2）× ×h=94.3KN/m

= tan2（45°- /2）× × H1 =392.78KN/m

Ep1== tan2（45°+ /2）× × =1140.75KN/m

h為將附加荷載折算為填土的厚度，h= = =1.38m

=18KN/m3，填土內(nèi)擦角 =30°，擋墻高度H1= L1=11.5m

2.1.2 抗傾覆性驗算

抗傾覆安全系數(shù)：

Kt= = =1.32>1.3 （2-1）

滿足，其中G1為每延米擋墻自重29×11.5×1.2=400.2KN/m

2.1.3 抗滑移驗算

安全系數(shù)Ks= =2.7>1.5 （2-2）

滿足，其中 為填土對擋土墻基底的摩擦系數(shù)，取0.45

2.1.4 抗剪強(qiáng)度驗算

假設(shè)h1=x時，擋土墻一側(cè)剪力最大，則可得剪力y對擋土墻x的方程 y= × ×tan2（45°- /2）×x2+q1×tan2（45°- /2）×x- × ×tan2（45°+ /2）×（x-5）2，則 =-48.06x+278.2，令 =0 x=5.8m，即當(dāng)h1=5.8m時，擋土墻一側(cè)剪力達(dá)到最大。

最大剪力Q=1.2 × ×h×Ka×h1+1.4× × ×h1×Ka×h1 =186.48KN/m。

（fv+0.18 ）A=1.0×（0.11×1.5Mp+ ）×1.2=234.6KN/m>Q=186.48KN/m，滿足。 （2-3）

即A區(qū)采用高壓旋噴樁（樁長L1=11.5m，樁徑D=50cm，打3排樁，相互之間絞合15cm，滿足要求。同理可算得在B區(qū)采用樁長12.6m、樁徑50 cm的高壓旋噴樁（打2排樁，相互之間絞合15cm）；在C區(qū)采用樁長13.5m，樁徑的50cm高壓旋噴樁（打3排樁，相互之間絞合15cm），均滿足要求。

3.土釘支護(hù)設(shè)計

考慮基坑周邊有建筑物，施工人員多等因素，土釘支護(hù)邊坡開挖坡度為60°，且邊坡開口線距周邊構(gòu)筑物的水平距離不小于1.5m，開挖深度H=6.1m，土釘與水平方向夾角=α15°，采用Ⅲ級Φ25鋼筋，鉆孔直徑90mm，錨固體直徑150mm。

3.1 A區(qū)計算

3.1.1 土釘布置

單寬坡面上的荷載E= ×h×Ka×H+ × ×H×Ka×H=18×1.38×0.33×6.1+ ×18×6.1×0.33×6.1=160.52 KN。

單寬坡面上所受軸向拉力設(shè)計值 = =1.3× =216.03 KN。

單寬坡面上鋼筋總面積 = = =913

其中為邊坡工程重要性系數(shù)，取1.4；0r1ξ為鋼筋抗拉工作條件系數(shù)，取0.92。

故單寬坡面上鋼筋根數(shù)n1= = =1.86，取n=2。

即單寬坡面上垂直布置兩排鋼筋、間距2.0m，水平間距1.0m。

3.1.2 土釘長度

≥ = =9.2m （3-1）

考慮鋼筋的外錨端長度30cm，則 =9.2m+0.3m=9.5m

3.1.3 穩(wěn)定性驗算

假定滑裂面與水平方向的夾角?= =45°，則土釘軸向拉力與滑裂面法線的夾角β=30°，如圖。

易知，單寬坡體自重G=142.74KN，單寬坡體自重及荷載重度w1=G+q1=167.57KN。

穩(wěn)定區(qū)（破裂面外）土釘軸向拉力 =3.14D Σ =3.14×0.15×50×16.5=388.58KN。其中Σ 為破裂面外土釘長度和。

故邊坡穩(wěn)定系數(shù)K= =2.2>1.3，滿足。 （3-2）

即A區(qū)采用土釘支護(hù)（土釘長 =9.5m，鉆孔直徑90mm，錨固體直徑150mm，采用Ⅲ級Φ25鋼筋，土釘沿水平方向間距1.0m布置，垂直方向上：第一排土釘距坡頂2.5m，第二排土釘距第一排土釘2.0m）滿足要求。

3.2 B、C區(qū)計算：同理可計算得B、C區(qū)土釘長 = =8.8m，鉆孔直徑90m，錨固體直徑150mm，采用Ⅲ級Φ25鋼筋，土釘沿水平方向間距1.0m布置，垂直方向上：第一排土釘距坡頂2.5m，第二排土釘距第一排土釘2.0m

4.方案的對比與選擇

4.1 A區(qū)支護(hù)方案的對比與選擇

采用高壓旋噴樁支護(hù)與土釘支護(hù)在技術(shù)上皆可行，但土釘支護(hù)成本較低，因此采用土釘支護(hù)方案，即A區(qū)采用土釘支護(hù)，土釘長9.5m，鉆孔直徑90mm，錨固體直徑150mm，采用Ⅲ級Φ25鋼筋，土釘沿水平方向間距1.0m布置，垂直方向上：第一排土釘距坡頂2.5m，第二排土釘距第一排土釘2.0m。

4.2 B區(qū)支護(hù)方案的對比與選擇

采用高壓旋噴樁支護(hù)與土釘支護(hù)在技術(shù)上皆可行，但需拆除污水管線和主體施工單位的辦公設(shè)施，因此采用高壓旋噴樁支護(hù)，樁長12.6m、樁徑50 cm，打2排樁，相互之間絞合15cm。

4.3 C區(qū)支護(hù)方案的對比與選擇

采用高壓旋噴樁支護(hù)與土釘支護(hù)在技術(shù)上皆可行，但需拆除北側(cè)衛(wèi)生間，因此采用高壓旋噴樁支護(hù)，樁長13.5m，樁徑的50cm，打3排樁，相互之間絞合15cm。

5.結(jié)束語

（1）在空間有限，采用自然放坡不能滿足坡率要求的情況下，采用高壓旋噴樁支護(hù)或土釘支護(hù)可有效節(jié)省空間，增大基坑施工工作面。

（2）高壓旋噴樁支護(hù)和土釘支護(hù)設(shè)計，可先根據(jù)工程經(jīng)驗、現(xiàn)場情況和試算確定設(shè)計參數(shù)，再采用公式2-1、2-2、2-3、3-1、3-2分別進(jìn)行抗傾覆、抗滑移、抗剪強(qiáng)度和穩(wěn)定性等的驗算，計算較為簡單，實踐證明也是可行的和安全的。

（3）同一工程中，可以根據(jù)不同的現(xiàn)場條件采用不同的邊坡支護(hù)方式，其中高壓旋噴樁支護(hù)成本相對較高，但所需空間相對土釘方式較小，可用于比較狹窄區(qū)域的邊坡支護(hù)；當(dāng)有足夠空間時，應(yīng)采用土釘支護(hù)，以節(jié)約工程成本。合理地對這兩種支護(hù)方式進(jìn)行綜合應(yīng)用，可取的較好的經(jīng)濟(jì)效果。

參考文獻(xiàn)

[1]陳肇元，崔就浩.土釘支護(hù)在基坑工程中的應(yīng)用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997：1–78. CHEN Zhao-yuan，CUI Jing-hao. Applications of soil-nailed support in foundation pit[J]. Beijing：China Architecture Building Press，1997：1–78.

[2] 楊林德，李象范，鐘正雄. 復(fù)合型土釘墻的非線性有限元分析[J ] . 巖土工程學(xué)報，2001，23（2）：149 - 152. Yang Lin - de，Li Xiang - fan，Zhong Zheng - xiong. The nonlinear analysis of FEM on composite soil - nailing retaining wall [J ] . Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2001，23（2）：149 - 152.

[3]林 琳. 攪拌樁在復(fù)合型土釘支護(hù)中的工作性能研究. 湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報，2005，27（1）：121-124. Studies on Behavior of Soil - cement Mixing Piles in Compound Soil Nailing.

[4]王立峰，何俏江，朱向榮，林遠(yuǎn)龍。土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)綜述，巖土工程學(xué)報，2006奶奶11月，增刊，1681-1685。Overview of supporting structure of soil nailing walls.

[5]張明聚，郭忠賢.土釘支護(hù)工作性能的現(xiàn)場測試研究[J].巖土工程學(xué)報，2001，23（3）：319 –323. ZHANG Ming-ju，GUO Zhong-xian. Research on behaviors of soil nailing by fieldtest [J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2001，23（3）：319–323.

[6]莊旭升，周德源，徐磊。土釘支護(hù)的工程實踐，上海，結(jié)構(gòu)工程師2004（2）：57-61。Project Practice of Soil Nailing.

[7]莫暖嬌，何之民，陳利洲.土釘墻模型試驗分析[J].上海地質(zhì)，1999，3：47 – 49. MO Nuan-jiao，HE Zhi-ming，CHEN Li-Zhou. Model test analysis of the soil nailed wall[J]. Shanghai Geology，1999，3：47–49.

作者簡介

婁宗斌（1984-），男，重慶綦江人，工程師，現(xiàn)主要從事核電站廠房設(shè)計管理工作。