張耀慶， 楊華林， 劉嫻靜， 穆鳳君

（1. 中國(guó)航空技術(shù)國(guó)際工程有限公司；2. 中電投工程研究檢測(cè)評(píng)定中心有限公司）

1 引言

土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)主要是通過(guò)加筋來(lái)加固原位土體，使邊坡穩(wěn)定的一種支護(hù)方法。支護(hù)結(jié)構(gòu)由插入土體的鋼筋和面層鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面板組成。插入鋼筋與預(yù)應(yīng)力錨桿或微型樁結(jié)合形成復(fù)合土釘墻。土釘墻支護(hù)基坑深度不宜大于12m，復(fù)合土釘墻支護(hù)基坑深度可適當(dāng)增加。適用于地下水位以上或經(jīng)降水后的粘性土，中密以上砂土的基坑支護(hù)[1-2]。

由于土釘墻具有施工簡(jiǎn)單，材料易得，工程造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用發(fā)展很快。目前在安全等級(jí)為二級(jí)和三級(jí)的基坑工程中應(yīng)用較廣。由于土釘墻支護(hù)是依靠加固原有土體和面層共同作用而使邊坡穩(wěn)定的支護(hù)方法，對(duì)原有土體的特性有一定的要求，較適用于黃土，地下水位線以上的粉土、粘性土等自立性較強(qiáng)的土層，對(duì)松散的雜填土或地下水位線以上的場(chǎng)地不適用?；娱_(kāi)挖深度較小時(shí)的雜填土可直接打入土釘，深度較大時(shí)一般采取預(yù)注漿的方式提高土體內(nèi)部穩(wěn)定性。對(duì)地下水主要受大氣降水或地下管道滲水的場(chǎng)地，可采用注漿防滲帷幕減少淺層地下水漏入基坑中，在基坑底用排水溝將水導(dǎo)入集水井，用水泵抽至坑外。在坑壁設(shè)置泄水孔，減少坑壁水壓力等措施，以保證土釘?shù)捻樌┕ず突拥陌踩玔3-4]。

2 工程概況

國(guó)外某辦公樓項(xiàng)目占地面積2081m2，建筑面積約19400m2。地下室有4層，地上有7層，基礎(chǔ)形式為筏形基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目基坑兩側(cè)鄰路、一側(cè)鄰河（見(jiàn)圖1、圖2）。建筑物地下室占據(jù)整個(gè)地塊，地塊與周圍內(nèi)部道路之間距離約5m，因此放坡條件有限?？拷黂oad 3的基坑邊開(kāi)挖深度最大為15.8m?；油临|(zhì)為紅粘性土，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的取樣土報(bào)告顯示：土體的塑限含水率WP=30.6%，液限含水率WL=48.5%，天然含水率W=32.5%，液性指數(shù)IL=0.11，由《建筑地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2011可知土的狀態(tài)為硬塑。紅黏土覆土深度約為10m，基礎(chǔ)下臥層為巖石。由于基坑開(kāi)挖深度和現(xiàn)場(chǎng)施工條件的限制，自然放坡不能滿足基坑邊坡的穩(wěn)定性，擬對(duì)基坑CD 邊采取1:0.4 土釘墻支護(hù)方案。

圖1 項(xiàng)目位置示意圖

圖2 基坑開(kāi)挖情況

此外，根據(jù)該場(chǎng)地勘察資料和土樣力學(xué)報(bào)告，地層厚度及相關(guān)力學(xué)參數(shù)詳見(jiàn)表1。

表1 地層力學(xué)參數(shù)

3 基坑開(kāi)挖及土釘選型布置

本文基坑采用分階段開(kāi)挖的形式，放坡坡度為1:0.4，土釘隨基坑開(kāi)挖階段進(jìn)行施工布置，共分六個(gè)階段。其中，第一階段，基坑開(kāi)挖深度至3.2m，第一層土釘設(shè)置在埋深1.5m 處；第二階段，基坑開(kāi)挖深度至4.2m，第二層土釘設(shè)置在埋深3.0m 處；第三階段，基坑開(kāi)挖深度至6.2m，第三層土釘設(shè)置在埋深4.5m處；第四階段，基坑開(kāi)挖深度至7.2m，第四層土釘設(shè)置在埋深6.0m 處；第五階段，基坑開(kāi)挖深度至9.2m，第五層土釘設(shè)置在埋深7.5m處；第六階段，基坑開(kāi)挖深度至10.0m，第六層土釘設(shè)置在埋深9.0m處。此外，土釘與噴射混凝土面層間設(shè)置加強(qiáng)鋼筋，并與土釘螺栓連接；噴射混凝土面層鋼筋網(wǎng)直徑為φ8，間距為150mm；噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，面層厚度為100mm；坡面上下段鋼筋網(wǎng)搭接長(zhǎng)度為400 mm；土釘墻墻頂采用細(xì)石混凝土護(hù)面。土釘其他相關(guān)選布參數(shù)如表2和圖3所示，土釘與土釘墻搭接處設(shè)置如圖4所示。

表2 土釘施工選布情況

圖3 土釘布置的剖面圖

圖4 土釘墻面層鋼筋搭接

4 基坑土釘墻支護(hù)安全性驗(yàn)算

鑒于本文基坑土釘墻主要設(shè)置在地下10m以上的黏土層，利用理正巖土軟件建立基坑土釘墻施工計(jì)算模型，根據(jù)上述六個(gè)施工階段，共劃分六種計(jì)算工況（見(jiàn)圖5），分別計(jì)算出各工況條件下基坑安全系數(shù)，即：工況一條件下基坑安全系數(shù)為3.365；工況二條件下基坑安全系數(shù)為2.722；工況三條件下基坑安全系數(shù)為1.723；工況四條件下基坑安全系數(shù)為1.567；工況五條件下基坑安全系數(shù)為1.304；工況六條件下基坑安全系數(shù)為1.314。可以看出，隨著基坑的不斷開(kāi)挖，其安全系數(shù)整體上逐漸減小，但都大于1.300，基坑坡體抗滑移滿足要求。同時(shí)，算得基坑抗傾覆安全系數(shù)為19.347，遠(yuǎn)大于1.600，基坑抗傾覆滿足要求。此外，計(jì)算土釘長(zhǎng)度均小于6.0m，滿足土釘設(shè)計(jì)要求。

圖5 基坑開(kāi)挖及土釘墻施工工況

5 基坑土釘墻的施工與檢測(cè)[5-8]

5.1 土釘墻施工順序及要求

①第一步為按設(shè)計(jì)要求開(kāi)挖第一層工作面，邊開(kāi)挖邊修整坡面，坡面要滿足設(shè)計(jì)的放坡系數(shù)。

②第二步為成孔、安設(shè)土釘、注漿。成孔選用人工洛陽(yáng)鏟成孔，孔徑100mm，鋼筋選用HRB400，注漿水灰比為0.5。

③第三步為安設(shè)連接件、綁扎面層鋼筋網(wǎng)、埋設(shè)面層砼厚度標(biāo)識(shí)，噴射混凝土。鋼筋間距為150m，混凝土為C25，噴射厚度為100mm。

④第四步為進(jìn)行第二層工作面的開(kāi)挖，重復(fù)上述①—③步的工序，直至達(dá)到設(shè)計(jì)開(kāi)挖標(biāo)高。

5.2 混凝土噴射及注漿規(guī)定

①基坑邊坡分層分段開(kāi)挖支護(hù)，每層開(kāi)挖深度為1m。上層土釘注漿及噴射混凝土面層完成3天且到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后，才進(jìn)行下層基坑支護(hù)的施工。

②噴射混凝土應(yīng)自下而上，噴射厚度每次50mm。

③噴射混凝土?xí)r，噴頭與坡面保持垂直，距離為1.0 m；待混凝土終凝2h后，開(kāi)始養(yǎng)護(hù)3d。

④注漿前進(jìn)行清孔，清除干凈孔內(nèi)殘留或松動(dòng)的雜土。

⑤注漿時(shí)，注漿管應(yīng)插至距孔底約400mm 處，孔口部位宜設(shè)置止?jié){塞及排氣管。

5.3 土釘墻的檢測(cè)與監(jiān)測(cè)

5.3.1 檢測(cè)要求

土釘采用抗拉試驗(yàn)檢測(cè)承載力，同一條件下，試驗(yàn)數(shù)量不少于總數(shù)的1%且不少于3 根。噴射混凝土厚度采用鉆孔檢測(cè)，每100m2墻面積為一組，每組不少于3點(diǎn)。

5.3.2 監(jiān)測(cè)要求

基坑位移觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量不少于兩點(diǎn)，且應(yīng)設(shè)在影響范圍以外；監(jiān)測(cè)項(xiàng)目在基坑開(kāi)挖前應(yīng)測(cè)得初始值，且不應(yīng)少于兩次；監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)控報(bào)警值日變化量為2mm，累計(jì)最大值為4H/1000=32mm；監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔可根據(jù)施工進(jìn)程和深度確定；當(dāng)變形超過(guò)報(bào)警值或監(jiān)測(cè)結(jié)果變化速率較大時(shí)，應(yīng)加密觀測(cè)次數(shù)；當(dāng)有事故征兆時(shí)，應(yīng)連續(xù)監(jiān)測(cè)；當(dāng)?shù)叵聵?gòu)筑物完工后即可結(jié)束觀測(cè)。

6 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目深基坑開(kāi)挖采用土釘墻支護(hù)實(shí)施效果良好，施工簡(jiǎn)單，成本較低，施工過(guò)程中對(duì)周圍已有道路的影響較小，成功維護(hù)了深基坑CD邊高坡的穩(wěn)定性。通過(guò)此項(xiàng)目深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及施工可得出幾點(diǎn)結(jié)論。

①項(xiàng)目地質(zhì)情況較好，上覆土層為紅粘土，含水率低，滲透性差；地下水位在巖石層下，增加了深基坑邊坡自身的穩(wěn)定性。

②土釘與孔內(nèi)砂漿形成了土中的加勁肋復(fù)合土體，顯著提高了土體的承載力，增強(qiáng)了邊坡的整體穩(wěn)定性。

③土釘墻施工簡(jiǎn)單，操作容易，利于縮短基坑邊坡支護(hù)的周期，可減少坡體土體長(zhǎng)時(shí)間暴露坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。隨基坑開(kāi)挖逐層分段支護(hù)，不占或少占單獨(dú)作業(yè)時(shí)間，施工效率較高，占用周期短。逐層施工不需借用外架，不影響其他區(qū)域基坑開(kāi)挖，適用于現(xiàn)場(chǎng)狹小，放坡困難且周圍有建構(gòu)筑物的場(chǎng)地。