土釘墻在深基坑支護中的應用

(太原市第二建筑工程公司，山西太原 030013)

1 工程概況

慧澤家園C座住宅樓位于太原市體育路，某開發公司開發，我公司負責施工。其基坑設計范圍60.6 m長，17.6 m寬，9 m深，土質上層為雜填粘土，下層為粉質粘土。

2 選題理由

1)深基坑支護是高層基礎工程施工的難點和熱點。

2)設計院的灌注樁支護方案偏于保守，也不經濟。

3)施工場地狹小，工期緊張。

3 現狀調查

深基坑支護是近年來地基基礎工程的熱點和難點，在缺乏規范和成熟經驗的情況下，好多城市的深基坑支護都出現過一些問題。調查結果見表1。

表1 深基坑支護現狀調查結果

從表1可以看出，造成深基坑支護事故的主要原因是支護方案的選擇和(止)降水不理想，兩項累計頻率達到81.9%。

4 設定目標

針對調查當中發現的主要問題，我們設定以下目標:

1)確定適當的施工方案，合理施工，確保安全。2)節約經濟成本。

5 原因分析

5.1 支護方案不合理

1)計算錯誤:主要是所采用參數有誤，地質報告不詳實;人為因素，未進行專門培訓。

2)現場情況與地質報告不符或現場勘察沒有徹底。

3)方案沒有針對性或方案未經論證。

5.2 施工不合理

1)未按設計方案施工，施工方更改方案，工期、成本等因素;

2)未達到工藝要求，員工素質低，未進行專業培訓;

3)組織施工不科學，沒有詳細的施工組織設計。

6 要因確認

通過各種原因分析，要因確認結果如下:

1)方案未經論證、核實;

2)組織施工不科學。

7 制定對策

1)提出的對策見表2。

表2 深基坑支護施工質量控制對策

2)根據現場實際情況，暫定四種方案進行討論(見表3)。

表3 深基坑支護不同施工方案比較分析結果

通過對比，采用土釘墻支護較合理，下面就針對土釘墻支護進行方案設計計算與驗證。

1)地質情況。a.雜填粘土:0.5 m ～ 1.5 m，φ =15°，C=15 kPa;b.粉質粘土:1.5 m ～23.5 m，φ =30°，C=15 kPa。

2)平均土層厚度(基坑深9 m)。a.雜填粘土:1 m;b.粉質粘土:8 m。

3)采用參數。a.①號土:φ =15°，C=15 kPa;②號土:φ =30°，C=15 kPa。b.γ =20 kN/m3。c.地面超載:q=20 kN/m3。

4)按土釘所受土壓力公式:

其中，Ti為第i個錨釘所受的壓力;q為坡上超載，kN/m2;γ為土的重度，kN/m3;Hi為第i個土釘的高度，m;Sx，Sy分別為土釘水平及垂直間距，取1.5 m;C為土的粘聚力，kPa。

代入式(1)得:

5)按土釘抗拔力(滑裂面外)計算公式:

其中，Tui為第i個土釘(滑裂面外)的抗拔力，kN;D為鉆孔直徑，m，取0.1 m;Lbi為第i層錨釘深入破裂面外穩定區長度，m;τfi為錨體砂漿與土體間各層土的粘結強度，kN/m2，參照《土層錨桿設計與施工規范》，取值如下:

粘土為40 kPa，粉質粘土為80 kPa。

而式(2)中:

其中，Ti為第i層土釘所受土壓力，前面計算已得出;Tt為試驗拉拔力;Ko為安全系數，一般取1.5;Lbi為第i層穩定區內長度，m。

而式(3)中:

將式(4)代入式(3)得:

將式(3)代入式(2)得:

6)安全系數K計算公式:

計算得:

7)按不同深度土釘總長度公式:

式中:LNi——第 i層土釘總長，m;

Lai——第i層土釘滑移面內長度，m;

Lbi——第 i層滑移面外長度，m。

對性能相差不遠的分層土體φ及C值取各層土的φ，C值，按厚度加權平均得:

2≤N ＜10，OA'=0.3h(N 為標準錘擊數4.3)。

解得:

當 OA1=10.7 m，La1=5.3 m，LN1=6 m，OA2=9.2 m，La2=4.5 m，LN2=7.4 m，OA3=7.7 m，La3=3.8 m，LN3=9.5 m，OA4=6.2 m，La4=3.0 m，LN4=10.6 m，OA5=4.7 m，La5=2.3 m，LN5=11.2 m，OA6=3.2 m，La6=1.6 m，LN6=10.7 m。

8)深度在9 m的各層土釘，其計算結果匯總如下:

∑T=286.03 kN，∑Tu=838.29 kN，K=2.93。

9)土釘計算公式:

10)抗滑安全驗算:

其中，KH為抗滑動穩定安全系數;ETi為墻后主動土壓力;Fi為假設墻底斷面上產生的抗滑合力;B為寬度(0.4H～0.8H)。設寬度為6 m，φ按底部30°。

通過計算驗證所有安全系數K均大于規范要求的1.5，設定方案滿足要求。證實了該方案的可行性。

8 對策實施

1)編制施工方案。

2)施工工藝。

采用先噴后錨，挖土到土釘位置下一定距離鋪鋼筋網，并預留搭接長度，噴射混凝土，達到一定強度，打入土釘，挖第二層坑到第二層土釘下一定距離鋪鋼筋網，與上層鋼筋網上下搭接好，同樣預留鋼筋網搭接長度，噴射混凝土，打第二層土釘，直到基坑全部深度。

3)施工段劃分。

實行平行流水作業，按土釘高度下500 mm作為分層面，共分六層，在同一分層面上劃分四個施工段分段施工，縮短工期15 d。

4)施工監測。

a.沿基坑邊每10 m設一個觀測點，用經緯儀觀測坡頂水平位移，基坑開挖期間，每天測一次，正常情況下5 d測一次。b.利用已設定的點，用水準儀測坡頂沉降，基坑開挖期間每天測一次，正常情況下5 d測一次。

9 總體評價

通過這次使用，不僅有效的克服了工程中遇到的難題，而且有效的保證了工程質量及工期，為我們以后的施工奠定了基礎。今后的工作我們將繼續發揚求實創新，協作奉獻的精神，學無止境，以質取勝，以優取信，企業才能更好發展。

［1］余志成.深基坑支護設計與施工［M］.施文華，譯.北京:中國建筑工業出版社，1997:281.

［2］杜曰武.基坑支護技術若干問題的思考［J］.山西建筑，2011，37(1):53-54.