復(fù)合土釘支護技術(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，而工程造價要求越來越嚴格，施工難度日趨加大，深基坑支護的安全性、便捷性、經(jīng)濟性的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)難度也大幅增加。支護技術(shù)中，土釘支護具有經(jīng)濟可靠、施工快捷等特點，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格的基坑工程，土釘支護不可單獨用。近些年，在土釘支護的基礎(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。

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技術(shù)的設(shè)計與施工技術(shù)進行了探討。該基坑周邊的變形要求較嚴，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)合土釘支護技術(shù)。該支護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:該基坑工程為臨時支護，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—東南部的中細砂層原為一條較窄的古河道，為中～強透水性地層，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 基坑圍護結(jié)構(gòu)的選擇與設(shè)計

3.1 基坑圍護結(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)與其他支護形式從經(jīng)濟、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七種支護形式(平面圖見圖1)。A型支護因地面下3.5 m厚的中細砂層(見圖2)，原為一條較窄的古河道，故在該層采用1∶1放坡，進行土釘支護，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。其他為土釘+預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合型支護(以G型支護為例見圖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 基坑支護平面圖

圖2 A型支護剖面圖

圖3 G型支護剖面圖

3.2 基坑方案設(shè)計

3.2.1 計算模式

設(shè)計時采用考慮支護結(jié)構(gòu)、土體空間整體協(xié)同作用的有限元計算法，在設(shè)計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)圖進行設(shè)計，且對基坑的整體穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性等進行驗算。

3.2.2 荷載計算

作用在圍護結(jié)構(gòu)的土壓力按主動土壓力計算，采用朗肯土壓力公式。雜土層(通過地質(zhì)報告和現(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn)，主要為生活垃圾及一些建筑垃圾)和中砂細砂層，因透水性強，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周邊環(huán)境，在基坑施工及使用期限內(nèi)應(yīng)實施監(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)測值達到警戒值時應(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)周邊建筑嚴重開裂、傾斜時，應(yīng)組織人員緊急撤離，并補強加固或拆除，同時申報上級主管部門。

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)計值的1.1倍，保持15 min后卸荷至設(shè)計預(yù)應(yīng)力值再進行鎖定作業(yè)，張拉荷載分級及觀測時間遵守文獻［1］［2］。

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

4.2 噴錨網(wǎng)施工

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

2)掛網(wǎng)作業(yè)時，應(yīng)避免松動土釘，鋼筋網(wǎng)需經(jīng)隱蔽驗收合格后方可進行噴射混凝土施工，施工時應(yīng)嚴格按文獻［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)計需綜合考慮諸多因素:安全、經(jīng)濟、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。

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

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

［1］GB 50086-2001，錨桿噴射混凝土支護技術(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)建筑基坑支護技術(shù)規(guī)定［S］.

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