樁錨加止水帷幕組合體系在深基坑中的應用

田雪梅 梁仁旺

1 工程概況

太原市東岳大廈基坑支護工程，位于太原市長治路與寇莊北街十字路口東南角，本基坑大面積挖深約10.8 m，基坑周邊環境較復雜，東南兩面鄰有建筑物，西北兩面鄰有道路，基坑側壁安全等級定為一級。據野外鑒定及室內試驗物理力學性質特征知，本次勘察深度內地基土主要由第四紀全新世近期的填土和早期沖洪積成因的粉土、粉質粘土、砂土及晚更新世沖洪積成因的粉質粘土、砂土、碎石土構成。場地底層自上而下分為12層，基坑影響范圍內土層主要為:第①層填土，該層據填土成分還可以進一步分為①-1雜填土和①-2素填土兩個亞層:①-1雜填土以灰渣，磚塊等為主，結構較松散，標貫擊數范圍值為N=10.0擊～12.0擊，該亞層層底埋深1.3 m～4.7 m，①-2素填土以粉土為主，高壓縮性，結構松散，低韌性，標貫擊數平均值 N=3.65擊，底層埋深2.5 m～5.3 m;第②層粉土:中等壓縮性，稍密狀，低韌性，標貫擊數平均值N=3.48擊，該層層厚4.5 m ～9.0 m，底層埋深9.7 m ～12.2 m;該層底部夾②-1粉質粘土薄層，軟塑，中等壓縮性，中等韌性，標貫擊數平均值N=5.25擊，該層層厚1.4 m～3.2 m，底層埋深9.7 m～12.0 m;第③層中砂:顆粒級配較差，稍密狀，標貫擊數平均值N=10.57擊，該層在場地北側分布，層厚1.2 m～4.5 m，底層埋深12.6 m～15.2 m;第④層粉土:飽和，中等壓縮性，中密狀，低韌性，標貫擊數平均值N=12.69擊，該層層厚1.1 m ～8.8 m，厚度變化較大，底層埋深13.1 m～20.1 m;第⑤層中砂:顆粒級配較差，稍密狀，標貫擊數平均值 N=17.9擊，該層層厚4.5 m～12.5 m，底層埋深 24.6 m ～28.6 m。

2 基坑支護及止水帷幕組合體系方案設計

因本基坑深度大，周邊環境較復雜，設計安全等級為一級，開挖土層以粉土及中砂為主，能為錨桿提供足夠的錨固力，經過多方專家論證，基坑支護方案:北側和西側采用復合土釘墻支護，設計三排深層攪拌樁止水帷幕;東側和南側采用樁錨支護體系，設計兩排深層攪拌樁止水帷幕，基坑支護的平面布置圖見圖1。

圖1 太原市東岳大廈基坑支護總平面布置圖

3 基坑支護及止水帷幕組合體系施工工藝

3.1 結構組成

3.1.1 土釘墻

土釘主要分布于3 m(5 m)高的放坡坡面，長度9 m(6 m)，間距為1.3 m。土釘鋼筋部分成孔采用人工洛陽鏟成孔，孔徑100 mm，鋼管部分成孔采用氣錘機械打入，坑壁以上有建(構)筑物的部位應采用靜力壓入法，減少施工時對圖層的擾動。使用鋼管壁厚不小于3.5 mm，底部3 m范圍內設置注漿孔;采用P.O42.5的普通硅酸鹽水泥注漿，水灰比0.45～0.5，一次常壓注漿，注漿壓力0.4 MPa～1.0 MPa，土釘注漿量不小于25 kg/m。

土釘墻面層采用規格Ф6.5@250鋼筋網片，加強筋Ф12菱形焊接，土釘端頭部分完成L形與加強筋焊接，焊縫長度10d，噴射混凝土強度等級為C20，厚8 cm～10 cm。

3.1.2 灌注樁

灌注樁樁徑700，樁長14.12 m，樁間距1200(1500)，樁身混凝土強度等級C30;主筋，加強筋均采用HRB335級鋼筋，箍筋采用HPB235級鋼筋;灌注樁嵌入灌梁50 mm，灌梁、灌注樁均采用C30的混凝土。

灌注樁的主要施工技術流程為:定位放線→埋設護筒→泥漿制備→鉆機就位→鉆進成孔→成孔檢測、清孔→安放鋼筋籠→下導管→再次清孔→澆筑混凝土成孔。

樁內主筋沿樁身均勻布置，并盡量減少鋼筋接頭，主筋連接采用機械連接或對接焊。加強筋采用Ф16的螺紋鋼;螺旋箍筋和加強筋與主筋之間必須點焊，點焊率50%以上;主筋間距允許偏差±10 mm，箍筋間距允許偏差±20 mm。主筋保護層厚度50 mm，樁基允許偏差±30 mm，垂直度允許偏差0.5%;樁位偏差不得大于50 mm。混凝土坍落度:180 mm～220 mm，充盈系數不小于1。

在下鋼筋籠和澆灌混凝土之前必須進行清孔，清孔采用換漿法。將鉆具提起約30 cm，鉆頭不停轉動，泥漿循環不斷進行。

3.1.3 預應力錨索

預應力錨索采用3束7Ф5的1860級低松弛預應力鋼絞線，錨具采用專用3孔錨具和夾片，腰梁采用兩根22號槽鋼上下平行放置。成孔采用套管跟進內循環工藝成孔，施工時采用跳打方式，防止施工時錨索附加沉降。

預應力錨桿施工分為成孔、錨桿組裝及插放、注漿、張拉與鎖定四個工序。孔徑為150 mm，孔距間距允許偏差為±20 mm。鉆孔傾斜允許偏差為5%，鉆孔深度應超過錨桿設計長度不小于0.5 m。錨桿長度應比設計長度增加0.5 m張拉段，并進行防腐處理，錨桿插入孔內深度不小于錨桿長度的95%，不得超深，以免外露長度不足。錨索采用二次劈裂注漿，二次注漿壓力不低于1.5 MPa，兩次注漿水泥用量不少于80 kg/m。錨索張拉需待漿體強度達到設計強度75%且不低于15 MPa，方可進行，施工時應留置試塊，長為13 m，15 m，18 m的錨索分別施加預應力130 kN，160 kN，200 kN(鎖定值)。

3.1.4 止水帷幕

止水帷幕樁采用深層攪拌樁，樁身強度采用翻漿漿液試塊強度和鉆芯取樣試樣確定，水泥立方體抗壓強度不小于2.0 MPa;攪拌樁樁位偏差不大于20 mm，垂直度偏差不大于0.4%，要保證樁之間搭接良好，不滲漏;深層攪拌樁水泥土墻應采取切割搭接法施工，應在前樁水泥土尚未固化時進行后續搭接樁施工，前后樁施工間隔時間不應超過10 h，最長不超過24 h。施工開始和結束的頭尾搭接處應采取高壓旋噴進行加強措施，消除搭接勾縫，噴射水泥漿時根據土層特性調整提管速度;水泥攪拌樁施工過程中，應嚴格控制水泥用量，最好采用流量計進行計量，因擱置時間過長產生初凝的水泥漿，應作廢處理，嚴禁使用;攪拌下沉速度宜控制在0.5 m/min～1 m/min，提升速度宜控制在1 m/min～2 m/min，并保持勻速下沉或提升。提升時不應在孔內產生負壓造成周邊土體的過大擾動，攪拌次數和攪拌時間應能保證水泥土攪拌樁的成樁質量。

3.2 支護結構的監測

本基坑安全等級定為一級，監測按一級基坑實行。變形監控報警值:坡頂或樁頂水平位移累計達到30 mm或連續3 d的變形率大于2 mm，或單日變形大于5 mm;相鄰建筑物或道路及建筑物沉降累計達到20 mm或連續3 d的變形率大于1 mm，或單日變形大于3 mm。觀測方法:施工前測出各點初值，土方開挖至坑底，測出監測點位移，直至樁基礎承臺墊層施工完畢后，每天測一次;然后每3 d測一次，遇惡劣天氣需要及時增加監測次數，直至基坑回填完畢。監測數據顯示:東側四棟房屋沉降量變化幅度偏大。北側房屋最大沉降量為10.14 mm，最小沉降量為2.67 mm;南側房屋北面5個監測點沉降幅度偏大，最大沉降量為17.71 mm，最小沉降量為9.60 mm，總沉降量基本上都在10 mm以上;西側公路11個監測點，最大沉降量為 23.92 mm，最小沉降量為4.61 mm，只有ZB04上漲了3.15 mm，其他觀測點都正常，都在7 mm以下的范圍內。北側房屋三個監測點相對穩定，最大總沉降量不超過6 mm。

4 結語

根據試驗所提供的各項數據和現場情況確認，本工程采用的放坡(土釘墻)+樁錨支護，三軸灌注樁止水帷幕組合體系，達到了設計要求，合理的施工工藝保證了施工質量，保證了基坑的施工安全和周邊狀況的穩定，使整個工程高質量、快速、低成本順利竣工。該基坑支護的成功實踐說明:放坡(土釘墻)+樁錨支護，灌注樁止水帷幕組合體系，可以控制素填土、砂礫石地層中深基坑止水和水平變形，對于地質條件和周邊環境復雜、基坑深度大的基坑支護中，不妨可以考慮采用此種支護形式。

[1]李路明，周宗義.樁錨支護技術在羅湖司法大廈深基坑支護中的應用[J].建筑技術，2005(12):40-41.

[2]錢曉彬.深基坑樁錨支護結構設計與工程應用研究[D].宜昌:華中科技大學碩士論文，2005.

[3]蘇紹曾.萬富大廈深基坑土釘支護變形控制[M].北京:人民交通出版社，2003.

[4]胡玉國.基坑支護工程事故綜合分析及對策[J].遼寧建材，2004(6):76-78.