復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)在深基坑工程中的應(yīng)用

李林芳

(大同市建筑設(shè)計(jì)研究院，山西大同 037006)

0 引言

隨著建設(shè)工程中對地下空間的不斷開發(fā)利用，基坑工程開挖的面積和深度越來越大，基坑周邊環(huán)境越來越復(fù)雜，而工程造價(jià)要求越來越嚴(yán)格，施工難度日趨加大，深基坑支護(hù)的安全性、便捷性、經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)難度也大幅增加。支護(hù)技術(shù)中，土釘支護(hù)具有經(jīng)濟(jì)可靠、施工快捷等特點(diǎn)，在基坑工程中應(yīng)用較多。但對于軟土等不良土質(zhì)、地下水位較高及對變形控制嚴(yán)格的基坑工程，土釘支護(hù)不可單獨(dú)用。近些年，在土釘支護(hù)的基礎(chǔ)上又研發(fā)了土釘與預(yù)應(yīng)力錨桿(錨索)、超前微樁等組合的復(fù)合型土釘支護(hù)。

結(jié)合東莞市東方華府二期深基坑工程，對土釘與錨桿組合式支護(hù)技術(shù)的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)進(jìn)行了探討。該基坑周邊的變形要求較嚴(yán)，為保證基坑周邊建筑的正常使用，采用土釘與預(yù)應(yīng)力錨索組合的復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)。該支護(hù)形式可有效地控制基坑變形，大幅提高基坑邊坡的穩(wěn)定性。

1 工程概況

本工程為東莞市東方華府二期深基坑工程，位于東莞市天源電腦城東的后側(cè)。地下工程為幾棟高層住宅的三層地下室，基坑開挖深度13.7 m，依據(jù)工程破壞后果及場地復(fù)雜程度等綜合判別:該基坑工程為臨時(shí)支護(hù)，安全等級為一級。

2 工程場地概況

1)工程地質(zhì)情況。

本工程場地范圍內(nèi)各地層的分布和工程特性詳見表1。

2)水文地質(zhì)情況。

表1 場地內(nèi)各土層信息表

該基坑北—中—東南部的中細(xì)砂層原為一條較窄的古河道，為中～強(qiáng)透水性地層，其他地層為弱～微透水性地層。場地的地下水類型有:松散巖類孔隙微承壓水，塊狀基巖裂隙潛水和松散類孔隙潛水(潛水分布在兩側(cè)原山坡和山丘地段)。地下水位埋藏較淺，穩(wěn)定水位平均埋深3.15 m，隨地形及季節(jié)性氣候影響的年波動幅度約0.5 m～5 m。

3)基坑周邊情況。

該基坑邊距西北側(cè)的體育路最短距離約16 m，能放坡開挖;距東北側(cè)10層的浩宇大廈的距離為6.5 m～10 m;距東側(cè)的山丘5 m;距南側(cè)現(xiàn)行施工用地外的規(guī)劃公路邊線約10 m;距西側(cè)天源電腦城邊的規(guī)劃公路邊線約8 m。基坑周邊環(huán)境對基坑的變形要求較高。

3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)

3.1 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇

考慮基坑周邊環(huán)境及工程地質(zhì)條件，經(jīng)與其他支護(hù)形式從經(jīng)濟(jì)、安全、施工等角度綜合比較，擬采用放坡及噴錨相結(jié)合的A～G七種支護(hù)形式(平面圖見圖1)。A型支護(hù)因地面下3.5 m厚的中細(xì)砂層(見圖2)，原為一條較窄的古河道，故在該層采用1∶1放坡，進(jìn)行土釘支護(hù)，其下垂直開挖，選用φ500@350。雙排水泥土攪拌樁內(nèi)插φ114@700鋼管樁+土釘+預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合型支護(hù)。其他為土釘+預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合型支護(hù)(以G型支護(hù)為例見圖3)，E型因土質(zhì)較好采用兩級放坡，其余采用一級放坡。

圖1 基坑支護(hù)平面圖

圖2 A型支護(hù)剖面圖

圖3 G型支護(hù)剖面圖

3.2 基坑方案設(shè)計(jì)

3.2.1 計(jì)算模式

設(shè)計(jì)時(shí)采用考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)、土體空間整體協(xié)同作用的有限元計(jì)算法，在設(shè)計(jì)精度滿足的條件下將模型簡化。采用增量法，并考慮土方開挖順序的影響，按各工況下的內(nèi)力包絡(luò)圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，且對基坑的整體穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性等進(jìn)行驗(yàn)算。

3.2.2 荷載計(jì)算

作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的土壓力按主動土壓力計(jì)算，采用朗肯土壓力公式。雜土層(通過地質(zhì)報(bào)告和現(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn)，主要為生活垃圾及一些建筑垃圾)和中砂細(xì)砂層，因透水性強(qiáng)，采用水土分算;對于粘土等不透水或弱透水層，采用水土合算。土中地下水位取巖土工程勘查報(bào)告提供的基坑附近的鉆孔的靜止水位。

4 施工技術(shù)要求

基坑施工前應(yīng)采取如下?lián)岆U(xiǎn)應(yīng)急加固準(zhǔn)備，如:建立監(jiān)測信息反饋系統(tǒng);儲備止水堵漏的必要器材和加固材料等。為確保基坑安全和保護(hù)周邊環(huán)境，在基坑施工及使用期限內(nèi)應(yīng)實(shí)施監(jiān)測工作［3］。基坑施工過程中，隨著土層開挖標(biāo)高變化，支護(hù)體系的受力處于動態(tài)變化中，當(dāng)因突發(fā)原因?qū)е驴颖谧冃芜^大無法穩(wěn)定或監(jiān)測值達(dá)到警戒值時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)緊急加固措施。如:本基坑最大水平位移控制值［4］和預(yù)警值分別取:30 mm和20 mm;最大沉降控制值和預(yù)警值分別取:20 mm和15 mm。土方開挖時(shí)每兩天觀測一次，遇到臺風(fēng)、暴雨等異常情況應(yīng)加密監(jiān)測，特別是當(dāng)周邊建筑嚴(yán)重開裂、傾斜時(shí)，應(yīng)組織人員緊急撤離，并補(bǔ)強(qiáng)加固或拆除，同時(shí)申報(bào)上級主管部門。

4.1 錨桿施工

1)預(yù)應(yīng)力錨桿采用直徑為28的鋼筋，預(yù)應(yīng)力錨索為3×7φ5。

2)錨桿桿體鋼筋采用焊接，焊接長度雙面5d。其他鋼筋的焊接長度:單面10d，雙面5d。

3)普通錨桿成孔直徑130 mm，注漿體采用強(qiáng)度不小于20 MPa水泥砂漿注漿;預(yù)應(yīng)力錨桿成孔直徑150 mm，注漿體強(qiáng)度不小于 25 MPa，注漿壓力為 0.5 MPa ～1.0 MPa。

4)預(yù)應(yīng)力錨桿先張拉至抗拔設(shè)計(jì)值的1.1倍，保持15 min后卸荷至設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力值再進(jìn)行鎖定作業(yè)，張拉荷載分級及觀測時(shí)間遵守文獻(xiàn)［1］［2］。

5)當(dāng)遇到局部障礙物時(shí)，應(yīng)對錨桿的位置和方向進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。

4.2 噴錨網(wǎng)施工

1)掛網(wǎng)噴射混凝土厚100 mm，強(qiáng)度為C20。鋼筋網(wǎng)采用φ8@200×200，加強(qiáng)筋直徑為16 mm。鋼筋網(wǎng)采用綁扎連接，加強(qiáng)筋與錨桿采用焊接連接。

2)掛網(wǎng)作業(yè)時(shí)，應(yīng)避免松動土釘，鋼筋網(wǎng)需經(jīng)隱蔽驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行噴射混凝土施工，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按文獻(xiàn)［1］執(zhí)行。

3)沿坡面布置長0.4 m，間距為(2 ～2.5)m ×(2 ～2.5)m 的PVC泄水孔，以便及時(shí)排出坡體內(nèi)的滲水，外管口略向下傾斜，端部用濾網(wǎng)包裹或管中填滿粗砂、圓礫等濾水材料，以防止土顆粒流失。

5 結(jié)語

基坑設(shè)計(jì)需綜合考慮諸多因素:安全、經(jīng)濟(jì)、周邊環(huán)境等，特別在珠三角軟土地區(qū)，城市建筑比較密集，就必須根據(jù)工程實(shí)際情況合理選擇基坑形式。

1)場地允許的條件下，優(yōu)先采取放坡形式來增加基坑的穩(wěn)定性和減少工程造價(jià)。

2)復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)能根據(jù)各種場地地質(zhì)條件靈活組合，既發(fā)揚(yáng)了普通土釘支護(hù)的長處，又克服了其固有的不足。

3)復(fù)合土釘支護(hù)中，土釘?shù)淖{體能有效地改善原基坑坑壁土體的強(qiáng)度指標(biāo)及受力狀態(tài)，能較好地控制基坑坑壁位移，維護(hù)結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定。

［1］GB 50086-2001，錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］JGJ 120-2012，建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］GB 50497-2009，建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］GJB 02-98，廣州地區(qū)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)定［S］.

［5］卜 飛，李彥君.復(fù)合土釘支護(hù)在深基坑中的應(yīng)用［J］.山西建筑，2013，39(36):74-75.