張海龍
(東風鴻遠工程咨詢有限公司,湖北 襄陽)
對于軟土地區(qū)深基坑而言,提高其整體穩(wěn)定性的重要途徑之一就是應(yīng)用土釘墻支護技術(shù)[1]。但單一的土釘在整體穩(wěn)定性和控制基坑邊坡變形上有所不足。因此,本文提出采用復(fù)合土釘來控制基坑變形,即土釘+預(yù)應(yīng)力錨桿+噴射混凝土鋼筋面層組合結(jié)構(gòu),錨桿的預(yù)應(yīng)力使基坑土體潛在的可能滑動受到擠壓作用,有效地控制基坑變形,強化對復(fù)合土釘墻施工的重視程度已經(jīng)成為了一種必然的發(fā)展趨勢[2]。為此,本文提出復(fù)合土釘墻支護技術(shù)在軟土地區(qū)深基坑支護施工中的應(yīng)用研究,并以實際的施工項目為基礎(chǔ),通過對比測試的方式,分析驗證了復(fù)合土釘墻支護技術(shù)在提高基坑穩(wěn)定性和控制變形方面的作用效果。
對于軟土地區(qū)深基坑而言,由于基坑自身的強度較低,直接導(dǎo)致在開挖過程中,邊坡的變形和位移發(fā)展速度較快。在此基礎(chǔ)上,對復(fù)合土釘墻技術(shù)進行分析可以發(fā)現(xiàn),其主要是指通過一定的方法[3],利用錨桿的預(yù)應(yīng)力使基坑土體潛在的可能滑動受到擠壓作用,增加邊坡的穩(wěn)定性和有效控制邊坡的變形。在完成基坑施工后,還需要在坡面上鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片結(jié)構(gòu)[4],并利用混凝土對坡面表面進行噴涂加固處理,以此最大限度增加鋼筋網(wǎng)片結(jié)構(gòu)與土坡之間的接觸面積[5],土釘和錨桿通過槽鋼腰梁與坡面結(jié)構(gòu)連接,形成一個整體,起到加固基坑的目的。結(jié)合上述的分析可以看出,利用復(fù)合土釘墻對基坑進行加固處理時,主要是通過土釘、預(yù)應(yīng)力錨桿和面層鋼筋共同作用來進行的[6],這就意味著,結(jié)合實際情況,對具體的施工方式進行優(yōu)化改進直接關(guān)系到軟土地區(qū)深基坑的支護施工效果[7]。
具體設(shè)計思路如下:(1) 土釘:采用機械成孔,立面設(shè)計為梅花形布置,設(shè)計孔徑φ120 mm,桿體采用φ20mmHRB400 型螺紋鋼,錨孔傾角15°,注漿材料采用水泥漿,其結(jié)石強度不低于30 MPa。水平間距為1 000 mm,豎向間距為2 000 mm。(2) 預(yù)應(yīng)力錨桿:水平間距為1 500 mm,豎向間距為2 000 mm,桿體采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線2Фs15.2(1*7-1860 級),可采用同等級鋼筋等截面代換,錨孔傾角15°,注漿材料采用水泥漿,其結(jié)石強度不低于30 MPa。錨孔直徑150 mm。預(yù)應(yīng)力值50~100 KN。預(yù)應(yīng)力錨桿和土釘在豎向向交錯布置。(3) 土釘面層:面層鋼筋網(wǎng)采用φ8@200×200 mm,噴砼厚度100 mm,設(shè)計強度C20。在土釘和錨桿與錨桿連接部位設(shè)置18a 槽鋼連接。
本文設(shè)置多排鉆孔按照錯位的方式排布,具體的形式如圖1 所示。
圖1 多排鉆孔排布方式
按照圖1 所示的方式,采用一排土釘,一排錨桿的呈梅花形布置的方式,提高土釘墻的整體支護效果。除此之外,對于鉆孔深度、大小以及間距的控制也是決定最終土釘墻支護效果的關(guān)鍵因素。在此過程中,本文充分考慮了軟土地區(qū)深基坑的地質(zhì)條件以及支護需求,結(jié)合實際情況進行了差異化設(shè)置,具體的設(shè)置標準如圖2 所示。具體施工要求如下:
圖2 剖面圖
(1) 土釘、預(yù)應(yīng)力錨桿應(yīng)按層數(shù)分層設(shè)置,噴射混凝土面層、開挖基坑,每層不得超挖,嚴禁一挖到底。
(2) 土方開挖應(yīng)自上而下分段分層進行,每層不得超挖。土釘施工順序:開挖至第一層土釘(錨桿)下0.5 m-修整坡面、并噴射第一層砼40 mm 厚-進行土釘施工-鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、焊接接頭-噴第二層砼60 mm-養(yǎng)護3~7 天后、按上述施工順序進行第二層土釘(錨桿)施工。
(3) 噴射混凝土(水泥砂漿)采用逆作法,分級施工;噴射前應(yīng)清除開挖面的浮土,壓風清掃坡面;噴射作業(yè)應(yīng)分段分片依次進行,噴射順序應(yīng)自下而上;分層噴射時,后一層噴射應(yīng)在前一層混凝土終凝后進行;若終凝1 小時后再射時,應(yīng)先用風水清洗噴層表面;鋼筋網(wǎng)應(yīng)在坡面噴射一層混凝土后鋪設(shè),鋼筋與壁面的空隙宜為30 mm;分2~3 次噴射。
(4) 對坡面的保護必須及時進行,盡可能減少暴露時間。
(5) 對陽角處土釘,為避免兩個方向土釘(錨桿)沖突,采用交錯施工,可適當調(diào)整一個方向的土釘水平角度和垂直角度,垂直角度范圍在5~20°。
(6) 當鋼筋需要連接時,宜采用搭接焊、幫條焊連接;焊接應(yīng)采用雙面焊,雙面焊的搭接長度不小于
主筋的5 倍,焊縫高度不應(yīng)小于主筋直徑的0.3 倍。剖面圖如圖2 所示。
按照上述所示方式,即可實現(xiàn)在軟土地區(qū)深基坑支護施工中合理應(yīng)用復(fù)合土釘墻支護技術(shù),確保其支護作用能夠得到充分發(fā)揮,保障軟土地區(qū)深基坑的穩(wěn)定性和控制變形。
在測試復(fù)合土釘墻支護技術(shù)在軟土地區(qū)深基坑支護中的應(yīng)用效果時,以某中軟場地土地環(huán)境為基礎(chǔ),開展了測試分析,其中,建筑場地的類別為Ⅱ類,基坑側(cè)壁范圍內(nèi)分布的土層為淤泥質(zhì)土。在此基礎(chǔ)上,對基坑的基本情況進行分析,相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)如表1 所示。
表1 測試基坑基本情況統(tǒng)計
結(jié)合表2,分別從土體成因、結(jié)構(gòu)、物理力學性質(zhì)的角度對開挖基坑的地質(zhì)構(gòu)成情況進行分析,得到的數(shù)據(jù)信息如表2 所示。
表2 開挖基坑地質(zhì)構(gòu)成情況統(tǒng)計
結(jié)合表2 所示的深基坑地質(zhì)構(gòu)成情況,分別采用本文設(shè)計的支護技術(shù)以及文獻[5]和文獻[6]設(shè)計的支護技術(shù)開展實際應(yīng)用測試,通過統(tǒng)計基坑的變形情況,對具體的支護效果加以分析,并對本文設(shè)計支護技術(shù)的實際應(yīng)用價值作出客觀的評價與判定。
在對三種支護技術(shù)的實際應(yīng)用效果進行分析時,本文統(tǒng)計了基坑水平和豎向的最大位移情況,得到的數(shù)據(jù)結(jié)果如圖3 所示。
圖3 基坑最大位移情況統(tǒng)計
結(jié)合圖3 所示的信息對三種不同支護技術(shù)的應(yīng)用效果進行分析可以發(fā)現(xiàn),基坑在水平方向上的位移和豎向上的位移情況表現(xiàn)出了較為明顯的差異。其中,文獻[5]技術(shù)下基坑在水平方向上的位移處于較高水平,達到了30.4 mm,文獻[6]技術(shù)下基坑在豎直方向上的位移相對較高,達到了14.75 mm。相比之下,本文的設(shè)計的支護技術(shù)應(yīng)用效果最好,對應(yīng)基坑在水平方向上的最大位移僅為20.08 mm,分別低于文獻[5]技術(shù)10.32 mm 和文獻[6]技術(shù)5.59 mm;豎直方向上,基坑的最大位移也僅為11.42 mm,分別低于文獻[5]技術(shù)0.9 mm 和文獻[6]技術(shù)3.33 mm。結(jié)合上述的測試結(jié)果以及分析可以得出結(jié)論,本文設(shè)計的復(fù)合土釘墻支護技術(shù)可以有效保障軟土地區(qū)深基坑的穩(wěn)定性,具有良好的設(shè)計應(yīng)用效果。
為了最大限度保障軟土地區(qū)深基坑的穩(wěn)定性和控制基坑變形,采取有效的支護措施是極為必要的。本文提出復(fù)合土釘墻支護技術(shù)在軟土地區(qū)深基坑支護施工中的應(yīng)用研究,即土釘+預(yù)應(yīng)力錨桿+噴射混凝土鋼筋面層組合結(jié)構(gòu),錨桿的預(yù)應(yīng)力使基坑土體潛在的可能滑動受到擠壓作用,有效地控制基坑變形和提高基坑的整體穩(wěn)定性。借助本文設(shè)計的復(fù)合土釘墻支護技術(shù),希望能夠為相關(guān)軟土地區(qū)深基坑支護施工的開展提供一定的參考價值。