鋼管樁、土釘組合式支護(hù)體系在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

龐敬柱

河北省張家口市第三建筑工程公司，河北張家口 075000

鋼管樁、土釘墻組合式支護(hù)體系。其成功解決了基坑周邊不能放坡，周邊場(chǎng)地狹小護(hù)坡樁無法成孔，要求位移小，基坑支護(hù)造價(jià)較高的難題，做到了施工便利，對(duì)控制邊坡位移變形、增強(qiáng)整體穩(wěn)定性、保證邊坡開挖過程中不發(fā)生局部坍塌等具有很好的作用，該法大大提高了邊坡的安全穩(wěn)定性。特別是對(duì)放坡坡度小、周邊有建筑物或地下管線等的邊坡支護(hù)，具有常規(guī)土釘墻和護(hù)坡樁無法相比的優(yōu)點(diǎn)。

1 工程概況

本工程為某建筑基坑開挖護(hù)坡工程，地上26層，地下二層，基坑?xùn)|西長(zhǎng)約46.2m，南北長(zhǎng)約41.8m，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)，基坑北部主樓基礎(chǔ)深12.0m，基坑南部地下車庫基礎(chǔ)深11.8m。基礎(chǔ)埋深較大，基坑周圍環(huán)境復(fù)雜。

2 場(chǎng)地工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，本場(chǎng)地自上而下地層分布及工程地質(zhì)性質(zhì)為：1）人工填土；2）黃土狀粉質(zhì)粘土；3）黃土狀粉土；4）細(xì)紗；5）粉土；6）粉質(zhì)粘土；7）中砂；8）粉質(zhì)粘土；9）中砂；10）粗礫砂；11）粉質(zhì)粘土。

2.2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，本場(chǎng)地地下水位埋深在47.2～47.5m之間，基坑深度范圍內(nèi)未見地下水，可不考慮地下水對(duì)建筑的影響。

3 支護(hù)設(shè)計(jì)思路及方案的選擇

由于基坑四周放坡空間狹小，周邊緊鄰的建筑物、管道及道路不可觸動(dòng)，場(chǎng)地空間無擴(kuò)展的可能等眾多因素的制約，在方案的比選上，為了尋求一種安全可靠又比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方案，經(jīng)認(rèn)真計(jì)算、分析，采用了“鋼管樁、土釘組合式支護(hù)”工藝，即在基坑開挖前先施工一排小型鋼管樁，然后在開挖過程中實(shí)施土釘支護(hù)工藝的組合式支護(hù)體系。

4 鋼管樁、土釘組合式支護(hù)的作用機(jī)理及特點(diǎn)

4.1 作用機(jī)理

1）鋼管樁強(qiáng)化了土釘對(duì)復(fù)合體起的骨架約束作用。土釘在土體內(nèi)分布的空間組成復(fù)合體的骨架，而鋼管樁使豎向多變的土層構(gòu)成一個(gè)整體與土釘共同約束土體變形；2）鋼管樁與土釘共同對(duì)復(fù)合體起分擔(dān)作用。由于鋼管樁具有較高的抗彎剛度，所以和土釘?shù)目估辜魪?qiáng)度共同承擔(dān)外部荷載和土體的自重壓力，將大大的提高復(fù)合體土體的水平拉力；3）鋼管樁與土釘共同承擔(dān)起應(yīng)力傳遞和擴(kuò)散作用。由于土釘錨體深入滑裂面以外穩(wěn)定土中，能提供較大抗拉力，將活動(dòng)土應(yīng)力傳遞到穩(wěn)定土中，而鋼管樁和土釘橫拉鋼筋通過力的擴(kuò)散，有效的降低了應(yīng)力集中程度；4）更有效的起到約束坡面變形的作用。鋼管樁在鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面層后起到中流砥柱作用，可有效的控制坡面的變形。

4.2 支護(hù)特點(diǎn)

1）提高了邊坡整體穩(wěn)定性，使基坑支護(hù)更安全可靠；2）設(shè)備簡(jiǎn)單，易于施工，減少擾民和有利于環(huán)境治理；3）坡面位移小，一般小于開挖深度的千分之二，對(duì)相鄰建筑物影響小；4）應(yīng)變能力強(qiáng)。一般鋼管樁成孔階段相當(dāng)于施工勘察階段，如發(fā)現(xiàn)局部地質(zhì)條件變化時(shí)可隨即調(diào)整樁距；挖土過程中發(fā)現(xiàn)局部掉土可以先噴一層混凝土，再施工土釘，使支護(hù)更安全；5）可減少土釘縱向拉筋數(shù)量，利于縮短工期和節(jié)約造價(jià)；6）經(jīng)濟(jì)效益好。使用復(fù)合土釘?shù)膬r(jià)位，達(dá)到樁錨的效果；7）可充分利用場(chǎng)地，一般為直坡且可緊鄰原有建筑物施工。

5 基坑支護(hù)方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，經(jīng)過分析計(jì)算確定了基坑支護(hù)方案，方案概況為：東側(cè)、南側(cè)基坑采用直立鋼管樁土釘噴錨支護(hù)；西側(cè)、北側(cè)基坑采用放坡土釘噴錨支護(hù)。

6 支護(hù)施工

6.1 施工工藝流程

平整場(chǎng)地→測(cè)量放線→鋼管樁定位→鋼管樁鉆孔→鋼管加工置入鋼管→灌漿補(bǔ)漿→帽梁施工→養(yǎng)護(hù)→機(jī)械挖工→修整邊坡→土釘定位→土釘成孔→清孔→置入土釘筋→灌漿補(bǔ)漿→綁扎鋼筋網(wǎng)片→焊接加強(qiáng)筋→噴射混凝土→養(yǎng)護(hù)→下一步機(jī)械挖土（循環(huán)直至基坑底部）→基坑支護(hù)完成。

6.2 施工技術(shù)要求

1）鋼管樁施工技術(shù)要求。鋼管樁間距0.75m，鋼管樁孔位的允許偏差不大于50mm，鋼管樁直徑φ128mm，允許偏差-5mm至-20mm。鋼管為直徑80mm、壁厚4mm的普通鋼管。鋼管樁采用GY-150小型工程鉆機(jī)成孔，注漿采用壓力注漿，最大壓力≤2Mpa。漿液采用純水泥漿，水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為32.5MPa的普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.55，強(qiáng)度等級(jí)為M20。鋼管樁頂下挖寬0.2m，深0.2m的小槽，用兩根直徑20的HRB335鋼筋將鋼管焊接連成一整體，并澆筑C20砼。

2）土釘施工技術(shù)要求。土釘孔位的允許偏差不大于10mm；土釘直徑φ120mm，孔徑允許偏差-5至+20mm。土釘長(zhǎng)度按設(shè)計(jì)圖施工，孔深允許偏差-50至+100mm。土釘傾角15°，傾角誤差不大于3°。土釘采用人工洛陽鏟成孔，土釘鋼筋應(yīng)置于孔中心，保護(hù)層厚度不小于20mm。土釘成孔后應(yīng)及時(shí)置筋、注漿，以防踏孔，注漿采用重力注漿。漿液采用純水泥漿，水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為32.5MPa的普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.5，強(qiáng)度等級(jí)為M20。面層鋼筋網(wǎng)為φ6.5@200×200，保護(hù)層厚度不小于20mm。混凝土面層厚度100mm，采用混凝土噴射機(jī)噴射C20混凝土。

3）土方開挖技術(shù)要求。土方開挖的順序、方法必須與設(shè)計(jì)工況相一致，并遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖”的原則。

4）CD段腰梁及鋼絞線錨索施工。CD段腰梁及鋼絞線錨索的施工應(yīng)在該部位土釘墻面噴射完混凝土后，下一步土開挖之前進(jìn)行，腰梁采用兩根180mm的槽鋼對(duì)焊連接，鋼絞線錨索在腰梁上每1.5m設(shè)置一個(gè)，每個(gè)鋼絞線錨索為三股，規(guī)格1×7φs=15.2，A=181.4mm2,標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1720N/mm2，設(shè)計(jì)強(qiáng)度1220N/mm2，每隔1.5～2m設(shè)一隔離件，中部插入注漿管，管端距孔底1.5m，自由段預(yù)留長(zhǎng)度小于4.5m，穿入膠套管與水泥漿液隔離，錨索孔深20m，孔徑為150mm水平傾角為10度，灌漿材料采用強(qiáng)度等級(jí)為32.5MPa的普通硅酸鹽水泥漿，注意分階段循環(huán)進(jìn)行注漿、補(bǔ)漿。錨體養(yǎng)護(hù)達(dá)到注漿強(qiáng)度的70%后，方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，張拉時(shí)采用“跳張法”，即隔一拉一。

7 基坑監(jiān)測(cè)及應(yīng)急措施

1）基坑監(jiān)測(cè)。從基坑開挖開始，直至基坑回填結(jié)束，全程進(jìn)行了水平位移和沉降的觀測(cè)。

2）應(yīng)急措施。土釘支護(hù)的核心內(nèi)容，體現(xiàn)在信息化施工即反饋設(shè)計(jì)，由施工過程中的監(jiān)測(cè)工序來完成，當(dāng)邊坡的位移變化速率超過警戒值時(shí)，就要采取措施，針對(duì)本工程的措施是將上面已施工過的土層根據(jù)情況追加土釘，并且要加長(zhǎng)。對(duì)于下面的土層，土釘要縮小間距，釘體要加長(zhǎng)，增加注漿壓力，并且還可以追加微樁的密度、長(zhǎng)度，在施以預(yù)應(yīng)力錨桿以約束。如果變形突然加大則應(yīng)立即組織基坑臨邊樓內(nèi)人員撤離，立即用挖土機(jī)將土方回填，回填后再實(shí)施方案。

8 結(jié)論

嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)基坑周邊監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)進(jìn)行了周期性水平位移和垂直位移雙向監(jiān)測(cè)，符合設(shè)計(jì)要求。該基坑采用鋼管樁、土釘組合式支護(hù)非常成功，解決了基坑場(chǎng)地狹小難題，施工簡(jiǎn)便，并且此種基坑支護(hù)方案比“樁錨支護(hù)”節(jié)省大量費(fèi)用。