深基坑土釘墻支護施工技術

劉俊林

由中國移動陽泉分公司新建的生產樓工程,基坑開挖深度約-9.2 m,基坑北鄰桃南東路,西鄰泉中路,東側緊鄰桃南巷,南側為富百家商城(5層),其地下室深度約6 m,距基坑邊約8.0 m;且該建筑物北側(本工程基坑方向)約2 m的地方與本工程自然地坪形成錯臺,其地面比本工程自然地坪低約2.0 m,并做過土釘支護。經過邀請省內專家對現場進行分析,本工程采用土釘墻進行支護。

1 水文地質條件

1)根據本工程勘察報告,本支護工程可不考慮地下水影響。

2)土質條件。

根據建設單位提供的該場地巖土情況,結合本次支護設計,可重點利用以下4層:①雜填土:雜色,由建筑和民用垃圾組成,成分有混凝土塊、磚塊、砂漿塊、灰渣、爐渣、卵石、砂類土及少量粉土、粉黏土等,含布片、塑料片、木塊等有機雜物,稍濕,松散。①雜填土層整個場地均有分布,層底埋深7.1 m～8.8 m,層底標高657.86～659.52,層厚7.1 m～8.6 m,平均厚度7.93 m。②上層卵石土:褐黃、黃褐色,級配較好,一般粒徑 5 cm～15 cm,含10%的漂石,漂石粒徑25 cm,骨架顆粒含量50%～60%,顆粒形狀大部分呈亞圓狀,顆粒排列大部分不連續,母巖成分為砂巖,微風化,充填物大部分為砂類土和礫石,含少量黏性土,局部為砂類土、礫石、黏性土混合充填,充填程度一般,稍密～中密。②上層卵石土整個場地分布,層底標高 656.43～667.26,層底埋深9.4 m～10.6 m,層厚0.6 m～4.3 m。9號孔控制地段最薄,2號孔控制地段最厚。4號孔控制地段②上層卵石,④下層卵石之間無分層地層。③1粗砂:黃褐色,以長石、石英顆粒為主,級配良好,含少量卵石,顆粒形狀大部分呈次亞圓狀,部分呈棱角狀,粘粒含量約15%,稍濕～濕,稍密～中密。③1粗砂分布在1,2,3,15,5,6,8號孔控制地段,層底埋深10.2 m～13.4 m,層底標高653.04 m～656.29 m,層厚0.5 m～2.0 m,1號孔控制地段最薄,8號孔控制地段最厚。③2粉質黏土:褐紅色,土質較均勻,含少量砂粒、卵石,局部夾薄層粗礫砂,可塑,無搖振反應,稍有光滑,干強度中等,韌性中等。③2粉質黏土分布在7,9,11,12,13號孔控制地段,層底埋深 11.5 m～12.7 m,層底標高 665.70～654.06,層厚1.1 m～2.6 m。

2 支護設計

本工程采用土釘墻支護,根據該場地實際情況,支護施工分Ⅰ區(基坑北側、東側、西側)、Ⅱ區(基坑南側)分別支護。支護利用機械進行成孔,采用鋼管作為土釘;水泥漿注漿等級為M15,用Φ6.5鋼筋編網,采用Φ 14～Φ 16鋼筋作為斜拉加強筋;面層采用C20細石混凝土噴射而成,土釘傾角 5°～15°;基坑邊沿做寬1.0 m壓頂。

現場對已施工的土釘做錨桿抗拔試驗,檢驗其抗拔力是否達到設計要求。由于本工程場地地質條件較復雜,應在第一排錨桿施工后就進行抗拔試驗(達到齡期要求后),并及時對設計提供反饋信息,且試驗數量不應少于3根。當抗拔力滿足設計要求時再進行大面積施工。

3 施工工藝

1)施工順序:開挖→清理邊坡→孔位布點→成孔→安設土釘鋼筋(或鋼管)→注漿→鋪設鋼筋網→噴射混凝土面層→開挖下一步。2)成孔:根據現場條件,選擇采用機械打入式鋼管進行成孔,傾角 5°～ 15°,孔深允許偏差+200 mm/-50 mm。3)設釘:采用φ 48鋼管作為土釘,支架沿釘長的間距為2 m～3 m,支架的構造應不妨礙注漿時漿液的自由流動。4)注漿:成孔后應及時將土釘置入孔中,可采用壓力方法按配比將水泥漿注入孔內。注漿導管應先插入孔底,以低壓注漿,同時將導管以勻速緩慢撤出,導管的出漿口應始終處在孔中漿體的表面以下,保證孔中氣體能全部逸出。導管離孔口0.5 m～1 m時高壓注滿,并保持高壓3 min～5 min,注滿后及時封堵,讓壓力緩慢擴散。5)編網:采用直徑6.5 mm的圓鋼編制,網眼規格為200 mm×200 mm,允許偏差為±10 mm,并用Φ 18～Φ 20、長度不小于250 mm的短鋼筋在鋼筋網外與土釘頭焊接錨固,編網鋼筋搭接長度200 mm;在噴射混凝土之前,面層內的鋼筋網片應牢固固定在邊壁上并符合規定要求的保護層厚度。鋼筋網片可用插入土中的鋼筋固定,在混凝土噴射下應不出現振動。6)噴射混凝土面層:噴射混凝土強度等級為C20,噴射厚度80 mm～100 mm。為保證噴射混凝土的厚度,可用插入土內用以固定鋼筋網片的鋼筋作為標志加以控制。7)預應力施工:以16a槽鋼作為錨具,錨具與混凝土面層的間隙用細石混凝土填充,待注漿體強度和混凝土面層強度達到設計強度標準值的75%以上時施加預應力50 kN。

4 施工監測

1)監測內容:支護結構頂部的水平位移與沉降及支護結構的變形,附近地表、路面的變形、開裂及建筑物狀態觀察。在該基坑支護部位設置位移及沉降觀測點進行位移及沉降觀測。支護期間每日觀測不少于2次,當變形趨于穩定,可適當減少觀測次數。基坑支護期間監測工作由支護施工單位負責,總包單位和監理參與;支護工程竣工后繼續觀測工作由總包單位負責。

2)在施工開挖過程中,基坑各壁最大水平位移與當時基坑開挖深度之控制比值不大于0.30%,基坑開挖邊頂線2 m范圍外的總沉降值不大于30 mm。目前該工程已施工9層混凝土結構,在施工過程中,經監測未發現異常。

5 注意事項

1)支護應按分層開挖深度按作業順序施工,上層作業面注漿結束48 h及混凝土面層噴射24 h后方可進行下一層深度的開挖。2)當用機械進行土方作業時,嚴禁邊壁出現超挖或造成邊壁土體松動,若基坑邊線較長,可分段開挖,開挖長度 20 m～30 m。3)支護分層開挖深度和施工的作業順序應保證修整后的裸露邊坡能在規定的時間內保持自立,并在限定的時間內完成支護且應盡量縮短邊壁土體的裸露時間。4)基坑開挖過程中,應隨時預備砂袋,如發現基坑側壁出現變形位移大于0.30%則應立即停止開挖,堆填砂袋,防止基坑繼續變形,并立刻進行支護。

6 質量檢查與驗收標準

支護施工使用的水泥、鋼筋、砂和碎石等原材料和成品,應按現行有關施工驗收規范和標準進行檢驗。

1)材料檢驗:支護施工所用原材料(水泥,砂石,鋼筋等)的質量要求及材料性能的測定,均應以現行的國家標準為依據。2)注漿強度及噴射混凝土強度檢驗:用于注漿時的水泥漿強度用70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm立方體試件經標準養護后測定,每工作批至少留取 1組(每組6塊)試件,給出 28 d強度,注漿強度等級不低于15 MPa;噴射混凝土強度可用邊長100 mm立方體試塊進行測定,每工作批至少取1組(每組3塊)試件,給出 28 d強度,強度等級不低于C20。3)噴射混凝土厚度檢驗:噴射混凝土厚度以鑿孔法為準。檢查數量為每300 m2取一組,每組不少于3個點,其合格條件可定為:全部檢查處厚度平均值應大于設計厚度,最小厚度不應小于設計厚度的80%。

[1] 聶 淼,鄭玉元.貴陽某深基坑土釘支護設計研究[J].山西建筑,2009,35(3):124-125.

[2] YB 9258-97,建筑基坑工程技術規范[S].