土釘墻加錨桿復合直壁支護技術在深基坑工程的應用

摘要:本文通過作者在某工程施工過程中的實踐，對預應力錨桿及土釘墻復合支護技術的設計與施工工藝、施工質(zhì)量、檢驗驗收這些環(huán)節(jié)的控制進行論述，使工程達到優(yōu)質(zhì)價廉，取得了良好的社會效應。

關鍵詞:土釘墻 錨桿 復合直壁支護 土方開挖 變形監(jiān)測

0 引言

隨著高層建筑的大量興建，深基坑開挖日益增多，各種深基坑支護技術日趨成熟;其中，錨桿復合土釘墻支護技術以其造價低、效果好、適應性強、施工快捷簡便等諸多優(yōu)點，近年來在我省許多工程中得到應用。在挖方較深，鄰近有建(構)筑物、地下管線、永久性道路等不能放坡，開挖的情況下，只能對基坑壁進行支護，及時抑制由開挖引起的內(nèi)應力釋放，以穩(wěn)定坑壁。

1 工程概況

某高層建筑物基坑最深達15.83m，基坑北側(cè)為居民區(qū)道路，南側(cè)有一棟距基坑8m的辦公樓，西南側(cè)邊為20m長平房，南部中段有一排辦公平房和自行車棚，施工場地狹小，絕大部分開挖線距紅線不到1m甚至緊貼紅線。

2 場地地質(zhì)條件及支護方案

根據(jù)施工前巖石工程勘探報告，工程現(xiàn)場±0.000m以下土質(zhì)情況為:雜填土厚1~3m→粘質(zhì)粉土厚5~7m→細砂層厚3~5m→卵石層厚3~4m，其下為粉土和砂石層。地下水位在-12.000m左右為潛水層，另一為承壓水在-20.000m左右，地質(zhì)條件基本符合要求。

由于場地限制，無法進行樁支護或放坡處理。根據(jù)地質(zhì)勘探報告，現(xiàn)場符合土釘墻直壁支護的施工地質(zhì)條件，土釘支護成本低，材料需求量少，土地開挖量小，施工進度快，抗震性能較好，且不占用施工場地。由于北側(cè)坡整面較長有130m，因此將第三排及第六排改為預應力錨桿加腹梁，形成直壁土釘墻局部加預應力錨桿的復合直壁土釘墻的方案。

3 確定周邊載荷力

3.1 北側(cè)為道路，車輛、人流量較大，考慮重車的動靜荷載300KN，后輪分壓系數(shù)0.7，受力面積1.0m×3.0m，經(jīng)計算北側(cè)集中荷載為85kPa，均布荷載15kPa。由于場地的客觀條件，在施工進程中，材料進場和施工車輛只能在北側(cè)停放，荷載集中，所以另加5.0m寬20kPa條形荷載增加其載荷量，距坑邊2.0m(即所有重車不得進入槽邊2m范圍內(nèi))。

3.2 南側(cè)西段距坑邊8m處有一4層辦公樓。辦公樓是框架結構，柱下獨立基礎，整體結構剛度不好，在坡體發(fā)生變形時易產(chǎn)生裂縫，因此該地段應增加載荷，除均勻增加外應另增加距坑邊8m的寬5.0m的80kPa條形荷載。按該辦公樓基礎埋深確定荷載作用于地表下2.5m。

3.3 對于上述特殊地段應考慮載荷的進一步加大，所以在該部位設置預應力錨桿，避免邊坡變形，增加安全系數(shù)。

4 支護計算

在支護設計時不僅要考慮單根土釘抗拉承載力是否滿足要求，還要驗算不同開挖深度及基坑底以下可能發(fā)生的滑移面，保證施工穩(wěn)定性。在確定施工現(xiàn)場土層參數(shù)、荷載形式與大小后通過支護設計軟件，就可以確定土釘?shù)木唧w位置。

5 構造措施

5.1 通過支護設計軟件得出土釘?shù)拈L短、間距后，還要很據(jù)工程的實際情況采取必要的構造措施，達到控制變形并且增加整體工程的穩(wěn)定性。

5.2 土釘制作時應合理確定桿體支架大小與間距，保證土釘在孔洞中位于居中位置，修整邊坡面層，保證噴射混凝土的厚度能達到要求。

5.3 設置橫接筋和斜拉筋以加強土釘結構，根據(jù)實際情況合理設計端頭連接。為避免土坡變形現(xiàn)象，增強安全儲備，根據(jù)實際情況在適當?shù)奈恢迷O置預應力錨桿。將第3排土釘改為預應力錨桿，桿體為2×7φ5鋼絞線，L=17000mm，其中Lf=5000mm，Lm=12000mm，成孔直徑150mm;腰梁采用[25a槽鋼，鎖定荷載200KN。為確保北坡安全，將第6排局部土釘改為預應力錨桿，桿體為2×7φ5鋼絞線，L=12000mm，其中Lf=5000mm，Lm=7000mm;腰梁采用[25a槽鋼，鎖定荷載100KN。

6 現(xiàn)場施工控制

6.1 開挖土方每步開挖深度要按照設計實施，每30m為一開挖段，每段挖深也要按要求實施。

6.2 控制土釘質(zhì)量要認真檢查每一根土釘?shù)馁|(zhì)量狀況，發(fā)現(xiàn)問題要及時由技術人員及時解決，使土釘施工自始至終在監(jiān)控下進行。

6.3 遇障礙物的處理方法土釘施工中遇到障礙物要做特殊處理，調(diào)整孔位重新成孔或采用群釘或與表面支撐拉錨等處理方法(見圖)。

(a)群釘替代法;(b)拉錨法;(c)加長土釘法;(d)施加預應力錨索法

南坡局部施工中遇附近居民樓化糞池(埋深4.2~4.5m)，將原有3排土釘改為4排，間距1.0m、行距1.0m，前3排成孔長度以看到磚墻為標準，第四排成孔時調(diào)整角度，穿過化糞池底，按實際情況加長土釘，見圖(c)。繼續(xù)開挖時監(jiān)測人員注意到該段邊坡上口位移過大，化糞池下第4排土釘無法承受載荷力，且經(jīng)成孔施工，化糞池外的4m多高的土體受到擾動，出現(xiàn)坡體滑移現(xiàn)象，必須加強。對此，在化糞池東西各3m范圍，內(nèi)各施加3根預應力錨索，孔徑150mm，長15m，張拉力120KN，并將2根12m長的[25a槽鋼背向焊接成工字形鋼梁作預應力錨索的承壓臺，以此組合形成一條腰梁，做在土體下2/3處，以約束土體，見圖(d)。預應力施加后變形立即停立。

實踐證明對土釘施工中的加固措施(預應力錨桿梁)是有效的，可保證邊坡穩(wěn)定。

6.4 在-9.000m處遇難細砂層，坍塌面積雖不大，但逐步推移，使上層支護形成懸坡，對此制定了以下措施。

6.4.1 分批次開挖，縮小流水段，每隔3m開挖6m長一段，形成跳躍式施工。挖深1550mm，上口與混凝土面齊平，坡腳50cm左右，挖成斜坡，達到增大保護層厚度減少內(nèi)部水分流失。

6.4.2 分層施工，加快節(jié)秦。在土面開挖后及時修坡。具體方法分兩步，第一步挖750~900mm深后迅速修坡編鋼筋網(wǎng)片，隨后及時補噴混凝土，厚度以僅覆蓋鋼筋網(wǎng)片為標準。等到混凝土終凝2h后再向下挖至1550mm深，并在此標高處成孔。成孔完成后修孔位處土坡，再放入土釘鋼筋。土釘桿體每一支架下部加一雪橇式滑片，保證鋼筋位置滿足要求。

6.4.3 遇砂層施工的關鍵在于工序合理劃分，成孔速度快，合理安排作業(yè)流程，減少晾坡時間。

6.5 土釘支護變形監(jiān)測本工程北坡這支護難度大，危險系數(shù)大。為確保土壁安全，要制定相應監(jiān)測方案，以隨時掌握北坡施工情況和坡體情況，及時采取措施，控制邊坡的變形(待別是水平方向的位移)。

6.5.1 監(jiān)測方法。成立由專人負責的監(jiān)測小組;用專業(yè)儀器進行監(jiān)測，每周2次;派專人巡視施工現(xiàn)場;雨后(等別是大雨后)立即監(jiān)測;關鍵位置重點監(jiān)測。

6.5.2 監(jiān)測內(nèi)容。地表開裂狀態(tài)(位置、縫寬)的觀察;基坑地下水位的變化;基坑邊坡位移監(jiān)測和基坑四周沉降監(jiān)測。

6.5.3 監(jiān)測結果處理。監(jiān)測工作由技術負責人負責，專業(yè)技術人員執(zhí)行，按實際情況填報上級管理人員。技術負責人根據(jù)檢查記錄，對工程的實際情況做出合理分析?；邮┕み^程中，雖然遭遇了幾場暴雨，但由于監(jiān)測和處理的及時，未發(fā)生施工事故。

7 結束語

本工程自開工至基礎施工到±0.000m，基坑邊坡一直是保持穩(wěn)定的，未發(fā)生坍塌，鄰近的建筑物也沒有受到影響，鄰近的建筑物亦未發(fā)生有害裂縫。由此可見，土釘墻加預應力錨桿的復合直壁支護技術在該基坑工程中的應用是非常成功的。

參考文獻:

[1]《錨桿及土釘墻支護工程施工工藝標準》.

(QB-CNCEC J010403-2004).

[2]《建筑基坑支護技術規(guī)程》GJl20-99.