復合型土釘墻在城市建筑密集區的應用實例

吳 可

(山西辰誠建設工程有限公司，山西 陽泉 045000)

0 引言

基礎土方工程施工是建筑工程施工的一個重要部分。如何組織基坑土方開挖，不但影響到建筑工程的工期、成本，甚至還將影響到工程施工安全和周邊環境的保護。特別是在城市的中心地帶、建筑物比較稠密地區，往往不具備放坡開挖的條件，而只能采用在支護結構保護下進行垂直開挖的施工方法。在這種復雜的周邊環境下，如何創造條件便于基坑土方的開挖及基礎安全施工，并且同時保護好周邊環境不受破壞，就成為一個至關重要的課題。

在育才路2號，3號高層住宅樓施工中，成功運用復合型支護結構——復合土釘墻，解決了城市建筑密集區基坑支護這一施工難題。復合土釘墻是由普通土釘墻與一種或若干種單項輕型支護技術(如預應力錨桿、豎向鋼管微型樁等)或截水技術(深層攪拌樁、旋噴樁等)有機組合成的支護截水體系，分為加強型土釘墻、截水型土釘墻、截水加強型土釘墻三大類。下面對此項目中，復合型基坑支護結構的應用進行詳細介紹。

1 工程概況

育才路2號，3號高層住宅樓工程，位于育才路東側，為2幢32層的高層住宅樓，結構為框支剪力墻結構，建筑物占地面積為4 868.98 m2，總建筑面積為 61 564.98 m2。其建筑檐口高度為77.5 m，其建筑基坑周長為475 m，均緊鄰育才路(相距約12 m)，南側、東側、西側相距不遠為居民避住區，且局部地下管線位于施工區域內。

2 周邊環境保護要求

根據施工現場情況，周邊環境較為復雜，不同的環境對于基坑支護有不同的要求。

工地南側為老式公房居民區，20世紀建造的磚混結構，樓板為預制多孔板。該結構對地基沉降及變形反應敏感，易引起公房不均勻沉降而產生裂縫，甚至可能危及其結構安全。

工地東側為一幢6層磚混結構居民住宅樓。為筏板基礎，樓板為全現澆鋼筋混凝土，結構整體性較好，但其距離新建建筑外邊線僅9 m，且新建結構與居民住宅樓之間有三路隱蔽給水線，位置不明，如果基坑支護方案不合理，可能會對該建筑結構安全造成嚴重影響，或者破壞大院居民供水管線。

工地西側建筑紅線距離老式居民住宅平房只有5 m，該部位土方只能垂直開挖，不能放坡，且老式居民平房結構簡陋，無法承受較大變形。

在這種復雜的周邊環境下，如何確保周邊環境不受影響，如何確保將基坑周邊的土體變形值控制在允許范圍內，成為施工中的難點。

3 施工方案的確定及實施

經研究決定，在確定基坑支護施工方案時，應遵循如下原則:在滿足基坑支護基本要求的情況下，基坑支護的施工工期最短，成本最低，對周邊環境的影響最小。

1)在建筑物東部存在位置不明的地下管線。該部位位置狹窄，施工機械無法進入，因此，采用“微型樁+土釘支護+高壓旋噴樁”基坑，以探明地下管線位置及標高。微型樁使用φ100×3.5焊接鋼管，按照1 m間距設置，在距離0.3 m的內側施工。樁管深入基坑底部3 m以下，φ100×3.5焊接鋼管管壁上間隔300 mm設置出漿孔。樁孔使用洛陽鏟開挖，在挖至設計標高位置時，塞入鋼管進行壓力注漿。注漿材料使用摻加速凝劑的水泥漿，水泥強度等級為32.5級，水漿水灰比為0.5。在注漿完成一周后，才能使用機械在鋼管內側進行基坑土方開挖。土釘墻施工隨同基坑土方開挖進行，每開挖一段就澆筑一段坡腳矮墻，直至基坑底部。為減少邊坡變形量，土釘墻施工完畢后，在其底部施工高壓旋噴樁，加強邊坡基礎。高壓旋噴樁，樁深10.5 m，樁徑500 mm，按照中心間距1 200 mm布置，共2排37根(同時替代該部位原設計的基礎CFG樁)(見圖1)。

圖1 施工方案實施圖

2)位于建筑物南部和西部的是多年建老式公房。其基礎底部與新樓基底距離接近安全值，同時，必須嚴格控制基礎邊坡變形值，因此采用“土釘支護+放坡+土層鋪襯+外加劑(粘合劑，密實劑)”支護方案，即由錨桿、土釘、鋼筋網噴射混凝土等相互作用(見圖2)，形成一堵類似重力式擋土墻。其施工操作按照如下順序進行:

a.鉆孔。鉆孔前，應根據設計要求定出孔位并作出標記及編號。當成孔過程中遇到障礙物需調整孔位時，不得損害建筑物原定的安全程度。

b.插入土釘鋼筋。土釘鋼筋置入孔前，須在鋼筋上安裝對中定位支架，以保證鋼筋處于孔位中心。沿釘長方向，支架的間距可為2 m～3 m，可為金屬或塑料件，以不妨礙漿體自由流動為宜。注漿后，其保護層厚度不小于25 mm。

c.注漿。一般采用重力，低壓(0.4 MPa～0.6 MPa)或高壓(1 MPa～2 MPa)注漿。壓力注漿時，應在孔口或規定位置設置止漿塞，注滿后保持壓力3 min～5 min。重力注漿以滿孔為止，但在漿體初凝前需補漿一次。各孔內注入漿體的充盈系數必須大于1。

d.注漿材料宜采用水泥漿或者水泥砂漿。水泥漿的水灰比宜為0.5，水泥砂漿的配合比宜為1∶1～1∶2(重量比)，水灰比宜為0.38～0.45。需要時可加入適量速凝劑，以促進早凝和控制泌水。

e.噴第二道面層。先綁扎固定鋼筋網，土釘與面層鋼筋網的連接可通過墊板、螺帽及土釘端部螺紋桿固定。凝后2 h應噴水養護，養護時間宜3 d～7 d。養護視當地環境條件，采用噴水覆蓋澆水或噴涂養護劑等方法。

f.設置排水設施。在基坑頂部設置寬度為1 m～2 m噴射混凝土護頂并設置排水溝，以避免雨水影響邊坡穩定。

g.進行土體變形監測。在基坑開挖前，要對基坑周邊的地下建筑和設施、地上建筑進行詳細的勘查，布置觀測點，建立原始觀測值。基坑開挖過程中，全程監測、控制。

圖2 鋼筋、混凝土剖面圖

4 施工方案實施效果

1)通過施工過程中和施工完成后對土體變形的監測，進行了數據分析對比，掌握了第一手資料，及時對挖土方法、速度進行及時地調整，避免了盲目開挖現象的出現。

2)基坑邊坡變形得到了有效的控制。變形均在安全值內;位移無論是地下管線還是居民樓，都在允許范圍內，確保了公共設施和居民樓的安全，達到了預期目標。

5 采用復合型基坑支護體系的技術經濟指標分析

由于新建住宅小區位于城市建筑密集區，根據現場情況，建設住宅小區可以考慮采取如下幾種方案:

方案一，對鄰近結構安全存在問題的建筑采取全部拆除的方案。該方案需要發生的費用計算如下:

拆遷戶按照一平方米還一平方米的方式進行安置，并補償每戶兩年的建設期間安置費用。

東部1幢樓費用:

1)建筑面積:42 m×15 m×6層=3 780 m2，住戶數6戶×6層=36戶;

2)其費用為:3 780×1 200=4 536 000元，36×600×24=518 400元。

南部2幢樓的費用:

1)建筑面積:72 m×15 m×4層×2幢=8 640 m2，住戶數8單元×2戶×4層=64戶;

2)其費用為:8 640×1 200=10 368 000元，64戶×600元/月×24月=921 600元。

西部平房費用:

全部拆除，拆除建筑物施工費用估算為30萬元。

方案一累計需要投入資金:453.6+51.84+1 036.8+86.4+17.28+30=1 768.08 萬元。

該方案費用巨大，業主方難以接受。

方案二，部分拆除臨近的存在結構安全問題的建筑。東部的6層住宅和西部的平房，由于距離太近，考慮拆除;南部2幢建筑考慮采取支護措施。其費用計算方法同上。

方案二累計需要投入資金:609.12萬元+拆除費用10萬元+基坑支護方案費用(估算)25萬元=644.12萬元。

方案三，采取復合型基坑支護方案，所有建筑物均不拆除，住戶不搬遷。該方案需要發生的費用計算如下:

無拆遷費用，僅考慮復合型基坑支護方案的施工措施費。

微型樁費用:

東部住宅:30根微型柱×699元/根=18 000元;

西部住宅:30根微型柱×699元/根=18 000元;

土釘墻費用見表1。

表1 土釘墻費用表

旋噴樁并入樁基工程費用，不考慮。

方案三累計需要投入資金:675 375.36元+36 000元 =711 375.36 元。

以上三種方案資金投入情況對比如表2所示。

表2 三種方案投入資金對比表 萬元

綜合比較，復合型基坑支護方案較方案一節省資金1 696.98萬元，較方案二節約資金573.02萬元，經濟效益非常顯著。

6 結語

復合土釘墻是20世紀末研究開發成功的一項深基坑支護新技術。具有支護能力強，適用范圍廣的特點。可做超前支護，并兼備支護、截水等性能，是一項技術先進，施工簡便，經濟合理，綜合性能突出的深基坑支護新技術。特別適合城市建筑密集區基坑支護的施工，具有很好的推廣應用價值。

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