復(fù)合土釘墻技術(shù)在基坑支護工程中的應(yīng)用

摘 要:復(fù)合土釘墻支護技術(shù)是將土釘墻與其他支護形式結(jié)合起來應(yīng)用于土體開挖和邊坡穩(wěn)定的一種新的支護技術(shù)。本文主要介紹復(fù)合土釘支護技術(shù)在綠城·風(fēng)華苑一期二標(biāo)工程中的應(yīng)用并結(jié)合工作實踐中遇到的有關(guān)問題進行論述。

關(guān)鍵詞:復(fù)合土釘墻 基坑支護 施工

中圖分類號:G420 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)03(c)-0116-02

引言

隨著我國高層建筑的迅速發(fā)展，深基坑支護技術(shù)已成為建筑施工的一個難點、熱點問題，土釘技術(shù)在我國應(yīng)用始于80年代初，由于它具有材料用量少，施工速度快，安全，經(jīng)濟等優(yōu)點，目前該項技術(shù)在高層建筑的深基抗開挖中得到愈來愈多應(yīng)用，但由于土釘支護有它的局限性，在松散砂土、軟土、流塑粘性土以及有豐富地下水源的情況下不能單獨使用該支護，必須與其它的土體加固支護方法相結(jié)合使用。該種技術(shù)主要是通過土釘支護與其它支護相結(jié)合使用，即“復(fù)合土釘墻”。

目前常見的形式有:(1)土釘支護+土層錨桿。該技術(shù)主要是由錨桿、土釘、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土等構(gòu)成，它們互相作用，形成一類似重力式擋土墻的復(fù)合土體墻;(2)土釘支護+攪拌樁。主要是利用攪拌樁體與土釘墻共同作用，產(chǎn)生良好的抗?jié)B性和一定強度，解決基坑開挖后存在臨時無撐條件下的自立穩(wěn)定問題;(3)土釘支護+超前微型樁。微型樁的作用是減少施工分層開挖中的土體側(cè)向變形、支撐噴射混凝土面層重量的垂直分力，以及改善支護整體穩(wěn)定性;(4)土釘墻與地下室合一逆作法。所謂合一就是將土釘墻和地下室的鋼筋混凝土外墻或磚墻合二為一，同時施工;(5)土釘墻+放坡+外加劑(粘稠劑、密實劑)，放坡有利于開挖和邊坡的穩(wěn)定性，為了提高它的安全程度，保證坡體的整體效應(yīng)，擊入土釘，對土體潛在滑動面進行加固，同時主體中應(yīng)加適當(dāng)?shù)耐饧觿Ｄ壳白畛Ｒ姂?yīng)用的是土釘支護+土層錨桿技術(shù)。

復(fù)合土釘墻在有的工程中是以上幾種方法綜合使用，在土釘墻的施工中，不但要做好支護方案，同時也要作好一些隔滲、防水、降水措施，還要不斷的進行變形觀測，開挖后立即筑墻，擊土釘，對于特別軟弱的地基應(yīng)采取超前加固措施。

1 工程實例

綠城·風(fēng)華苑一期二標(biāo)工程位于杭州市余杭區(qū)南苑街道世紀(jì)大道西，總建筑面積43629m2。鋼筋混凝土框架抗震墻結(jié)構(gòu)，主樓16層，設(shè)有二層地下室，基礎(chǔ)東西長258m，南北寬51m，筏板基礎(chǔ)，基底標(biāo)高-6.400m/-8.300m/-11.660m。地面標(biāo)高為-0.350m～-0.790m，基坑開挖深度為6.030m～10.950m。

根據(jù)地質(zhì)勘探報告揭示場地內(nèi)基坑支護影響范圍內(nèi)巖土層主要為①填土層1.3～2.6m;②粘質(zhì)粉土0～2.5m;③砂質(zhì)粉土1.6～5m;④粉質(zhì)粘土0.3～6.3m;⑤粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、粉砂4.8～11.7m。

場區(qū)內(nèi)實測三層地下水，第一層上層滯水水位埋深0.80～3.00m，第二層潛水水位埋深5.80～8.50m，第三層潛水水位埋深25.40m。

基坑北側(cè)臨城市主干道，基坑南側(cè)為住宅小區(qū)(6F)，東側(cè)為學(xué)校(3F)。

2 基坑支護設(shè)計方案

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，綜合考慮安全、經(jīng)濟、場地條件、周邊環(huán)境及施工工期等因素，采用土釘支護支護方案(見圖2)。地質(zhì)勘探報告揭示場地地下水位較高，實際開挖中自然地面下1.0m左右見水。

2.1 基坑降水

考慮到保證地下室干燥施工作業(yè)，采用大口徑管井抽水的降水方案，降水井布置在離開挖線1.0m處。基坑最深處底面標(biāo)高為-11.66m，考慮將地下水降至基底下1.0m以下。沿基坑四周布管井83口，井距8.0m左右，在基坑內(nèi)部局部集水坑處布置滲井。

降水井深度約11～16m;降水井孔徑為φ600，全孔下入水泥礫石(砂)濾水管，管底封死，管外填濾料。濾料的規(guī)格2～4mm，濾料填至孔口以下2m，上部回填粘土封至孔口。

如圖1和圖2所示。

2.2 土釘支護

出于地下結(jié)構(gòu)施工操作空間的需要，基坑側(cè)壁與地下結(jié)構(gòu)外墻之間的肥槽為0.8m。

Ⅰ區(qū)土釘墻高度6m，坡度1∶0.2，布置4排土釘，采用Ф16HRB335鋼筋，水平間距為1.5m，土釘長3～6m，孔徑110mm，排距1.5m。

Ⅱ區(qū)土釘墻高度11.66m，坡度1∶0.3，布置7排土釘，采用Ф20HRB335鋼筋，水平間距為1.5m，土釘長5～9m，孔徑110mm，排距1.5m。其中第二排采用7-Φ5預(yù)應(yīng)力錨桿，長度14m。

土釘墻邊坡面層掛Φ6.5@250×250鋼筋網(wǎng)和1Ф16@1500橫向壓筋。

3 土釘支護施工

工藝流程如下:基坑降水施工→土方開挖至土釘標(biāo)高下50cm→土釘成孔→桿體支放→注漿→坡面修正→鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)→噴射混凝土→重復(fù)工序至基坑底→基底排水溝，基底施工。

土釘墻施工隨土方開挖進行，基坑邊坡原則上分段分層開挖，采用“中心島”開挖方式，即先沿基坑邊線開挖出10m寬條形護坡作業(yè)面。

3.1.2 成孔、注漿

土釘成孔采用機械成孔，成孔直徑110mm，傾角為10°左右，桿體上每隔2m焊定位支架1道，各排土釘均配置水平加強筋，成孔后及時插放鋼筋，并注漿。土釘桿體采用水灰比為0.5，P.O32.5普通硅酸鹽水泥漿注漿，并將孔口封堵。待一批主筋都放入后，用注漿泵統(tǒng)一注漿，在一次注漿完成2.0h內(nèi)進行二次補漿注漿時采用底部注漿方式。

3.1.3 掛網(wǎng)

面層鋼筋網(wǎng)Ф6@200mm×200mm，鋼筋網(wǎng)用U型短釘及T型長釘固定在坡面上，U型短釘采用Ф6長30cm，4個/m2，T型長釘采用Ф16鋼筋，長150cm，1個/m2，鋼筋網(wǎng)在每邊的搭接長度至少一個網(wǎng)格邊長，最底層鋼筋網(wǎng)應(yīng)插入坑底20cm以上。

3.1.4 面層噴混凝土

面層噴射混凝土作業(yè)必須分片分段依次進行，噴射順序自上而下，混凝土的強度等級為C20，粗骨料最大粒徑不大于8mm;噴頭與受噴面垂直，保持0.8～1.2m距離，確保混凝土表面平整，呈濕潤光澤，無干斑或滑移流淌現(xiàn)象，噴射混凝土的厚度誤差不超過±3mm。

噴射混凝土設(shè)計強度C20，設(shè)計配比為水泥∶砂∶碎石∶速凝劑=1∶2∶2∶0.03(重量比)，噴射厚度100mm;鋼筋網(wǎng)Ф16@200mm×200mm，拉結(jié)筋Ф14，保護層厚度30mm，另外為保證坡頂穩(wěn)定，在坡頂做0.8m的鋼筋混凝土翻邊(可以與坑外路面硬化層連接)。

4 施工監(jiān)測

基坑支護工程監(jiān)測內(nèi)容為:土釘墻頂部水平位移觀測;基坑周邊沉降觀測;地下水位監(jiān)測。

4.1 地下水位監(jiān)測

6月10日項目開工，到7月22日降水井施工完畢連續(xù)抽水后，水位基本維持在8m左右，不能滿足施工的要求。經(jīng)過分析，增加Ⅱ區(qū)水泵數(shù)量、調(diào)整水泵抽水深度后并晝夜抽水，使水位下降到開挖面1.0m以下。

4.2 基坑位移監(jiān)測

土方開挖前測定基坑坡頂水平位移、沉降位移初始值;坡頂水平位移、沉降監(jiān)測點沿基坑坡頂邊線設(shè)置，間距約30m;土方開挖過程中，每日監(jiān)測一次。沉降觀測的基準(zhǔn)點設(shè)置在基坑開挖影響范圍之外市政道路上。

4.3 施工監(jiān)測

施工過程中采用激光經(jīng)緯儀，以直線延長法，監(jiān)測邊坡支護的坡頂水平位移;采用自動整平水準(zhǔn)儀觀測坡頂沉降。觀測按《工程測量規(guī)范》GB50026-93中變形觀測的規(guī)定，精度滿足二等測量精度要求。

4.4 遇有下列情況，應(yīng)及時采取加固措施或卸載措施

(1)坡頂位移速度超過2mm/d;

(2)坡頂出現(xiàn)橫斷裂紋，裂紋寬大于4mm;

(3)臨坡建筑有較大不均勻沉降。

開挖到設(shè)計深度，通過對水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，Ⅰ區(qū)6m深的基坑坡頂最大水平位移10mm，基坑頂部的側(cè)向位移與開挖深度之比1.7‰，Ⅱ區(qū)11m深的基坑最大水平位移接近30mm，基坑頂部的側(cè)向位移與開挖深度之比小于3‰，滿足設(shè)計提出的監(jiān)測值控制標(biāo)準(zhǔn)要求坡頂位移的警戒值30mm。

5 結(jié)論和建議

5.1 邊坡支護的破壞是逐步發(fā)展的

基坑開挖與支護必須根據(jù)設(shè)計要求進行監(jiān)測，重點監(jiān)測邊坡的垂直沉降和水平位移，注意觀察土釘、錨桿端部附近的地表有無裂縫等，自始至終將施工過程與現(xiàn)場的測試監(jiān)控相結(jié)合。本工程基礎(chǔ)較深，面積大，挖土?xí)r正值雨季，施工中要求密切注意邊坡穩(wěn)定情況。開挖前按方案要求布置好觀測點，并測得初始值，基坑開挖及支護施工期間每天監(jiān)測一次，當(dāng)監(jiān)測結(jié)果變化速率較大時，每天監(jiān)測兩次。當(dāng)有事故征兆出現(xiàn)時，應(yīng)連續(xù)監(jiān)測。如發(fā)現(xiàn)異常變形，應(yīng)立即停止基坑內(nèi)作業(yè)，分析原因，采取增補錨桿、還土等加固措施，確保邊坡安全。

5.2 基坑開挖要重點解決好基坑排水問題

為防止雨季降水或基坑側(cè)壁滲水，基坑施工期間對工程周圍的地表水，應(yīng)采取有效的截水、排水、擋水措施，外延坡面1m抹平做散水面，防止地表水流入基坑內(nèi)。施工中應(yīng)對地質(zhì)勘察資料作必要的復(fù)查與補充，減少因勘察資料不全或數(shù)據(jù)有誤而導(dǎo)致的工期延誤或損失。本工程因上層滯水含水層滲透系數(shù)小，降水難度較大，易在坑壁形成一定的懸掛水，呈現(xiàn)出水點及滲水線，基坑開挖時，采用堵排措施予以解決，即在噴護混凝土面層內(nèi)預(yù)埋塑料管將滯水導(dǎo)出坡面，排水管長0.5～1m，根部加滲水孔并用麻絲與濾料填充。錨噴面深入基坑底200mm，在槽底坡角處設(shè)置排水溝、集水坑，用水泵抽排至槽頂排水管網(wǎng)中。

5.3 預(yù)應(yīng)力錨桿

錨固段注漿強度大于15MPa并達到設(shè)計強度等級的75%后方可進行張拉，錨桿張拉順序應(yīng)考慮對鄰近錨桿的影響。張拉分三級張拉，每一級要分別記錄拉伸長度，張拉至設(shè)計值時，再次檢查各連接點的情況，必要時應(yīng)對節(jié)點進行加固，待額定壓力穩(wěn)定后鎖定。

6 結(jié)束語

工程自2006年6月20日開始挖土方，8月18日邊坡支護結(jié)束，2006年10月底地下室結(jié)構(gòu)施工完畢，歷時4個半月，邊坡始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，坑邊的臨時建筑物和永久建筑物均未有沉降、變形等現(xiàn)象(最大水平觀測位移5mm)。充分表明本工程的邊坡支護是成功的。

土釘墻及復(fù)合土釘墻深基坑支護技術(shù)的成功應(yīng)用，表明該種施工技術(shù)具有其它施工方法無法比擬的優(yōu)越性，特別是在其他支護技術(shù)(如成孔灌注樁、鋼板樁、地下連續(xù)墻等)不允許使用時，土釘墻經(jīng)濟、適用、快捷的優(yōu)點便表現(xiàn)出來。與鋼筋混凝土成孔灌注樁相比，土釘墻護坡可降低費用10％～20％，且施工周期短，成型后可以立即投入使用，對地下室外部的各種管線敷設(shè)亦無影響。

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