建筑工程施工中基坑支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

郭永梅 劉旭昕

（二冶集團(tuán)包頭恒信工程檢測有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古 包頭014010）

1 工程概況

某工程位于該地區(qū)商務(wù)中心，為20 層高層商住樓，樓高66m，地下2 層，基坑面積48×33m2，基礎(chǔ)采用CFG 樁施工，基礎(chǔ)底面處的平均壓力為500kPa 左右， 上部結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻結(jié)構(gòu)， 基坑深度6.8m。

本工程施工場地地貌單元屬?zèng)_積平原，地形平坦，周圍無其它建筑物，環(huán)境條件比較簡單。本基坑支護(hù)工程的安全等級(jí)為二級(jí)。根據(jù)現(xiàn)場挖井觀測，分析時(shí)可不考慮地下水的影響。 本工程基坑開挖深度范圍內(nèi)，多為粘質(zhì)粉土、粉土、交互層，土釘使用人工成孔較容易，綜合考慮造價(jià)、環(huán)境、工期、社會(huì)效益和不可預(yù)見因素后，最終在地下室施工過程中采取土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的方案。

2 土釘支護(hù)技術(shù)概述

2.1 土釘支護(hù)技術(shù)

土釘與土體形成復(fù)合體，提高了邊坡的整體穩(wěn)定性和承受坡頂超載能力，增強(qiáng)土體破壞延性，改變邊坡突然塌方性質(zhì)，有利于安全施工。 土釘墻體位移小，一般測試約為20mm，對(duì)相鄰建筑影響小，設(shè)備簡單，易于推廣，由于土釘比土層錨桿長度短得多，鉆孔方便，注漿容易，而且噴射混凝土等設(shè)備，施工單位均易辦到；如能與土方開挖配合好，實(shí)行平行流水作業(yè)，則工期可縮短，噪音小；經(jīng)濟(jì)效益好，一般成本低于灌注樁支護(hù)。因分段分層施工，易產(chǎn)生施工階段的不穩(wěn)定性，因此必須在施工開始就進(jìn)行土釘墻體位移監(jiān)測，以便于采用必要的措施。

2.2 土釘?shù)淖饔脵C(jī)理

（1）土骨架約束作用

由于土釘本身的剛度與強(qiáng)度，以及它在土體內(nèi)分布的空間組成復(fù)合體的骨架，使復(fù)合土體構(gòu)成一個(gè)整體，骨架有約束土體變形作用。

（2）分擔(dān)作用

在復(fù)合體內(nèi)，錨桿與土體共同承擔(dān)外來荷載和自重應(yīng)力，土釘起著分擔(dān)作用。當(dāng)土體開裂時(shí)，土釘分擔(dān)作用更為突出，這時(shí)土釘內(nèi)出現(xiàn)了彎剪、抗剪開裂，從而導(dǎo)致錨桿中漿體碎裂、鋼筋屈服。

（3）應(yīng)力傳遞與擴(kuò)散作用

當(dāng)荷載增加到一定程度，坡腳應(yīng)力最大，錨桿通過其應(yīng)力傳遞作用，將滑裂域內(nèi)部分應(yīng)力傳遞到穩(wěn)定土體中，并分散在較大范圍的土體內(nèi)，降低應(yīng)力集中程度。

（4）坡面變形的約束作用

在坡面上設(shè)置與土釘連在一起的鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面板，噴射混凝土面板起到坡面變形的約束作用，摩阻力主要來自于開裂區(qū)域后的穩(wěn)定復(fù)合土體。

3 土釘支護(hù)技術(shù)在基坑施工工程中的應(yīng)用

3.1 分層開挖施工

土釘墻施工是隨著工作面開挖分層施工的，每層開挖的最大高度取決于該土體可以站立而不破壞的能力，在砂性土中每層開挖高度為0.5-2.0m。

開挖高度一般與土釘豎向間距相匹配，便于土釘施工。 每層開挖的縱向長度，取決于交叉施工期間保持坡面穩(wěn)定的坡面面積和施工流程的相互銜接，長度一般為10m。 使用的開挖施工設(shè)備必須能挖出光滑規(guī)則的斜坡面，最大限度地減少對(duì)支護(hù)土層的擾動(dòng)。 松動(dòng)部分在坡面支護(hù)前必須予以清除。 對(duì)松散的或干燥的無粘性土，尤其是當(dāng)坡面受到外來振動(dòng)時(shí)，要先進(jìn)行灌漿處理，在附近爆破可能產(chǎn)生的影響也必須予以考慮。 在用挖土機(jī)挖土?xí)r，應(yīng)輔以人工修整。

3.2 面層制作施工

每步開挖完成后必須及早進(jìn)行坡面支護(hù)， 以免土層出現(xiàn)松弛和剝落。可以先在開挖面上打入短鋼筋，掛上鋼筋網(wǎng)，然后噴50-100mm 厚面層，當(dāng)面層較厚時(shí)可以噴兩次或多次。對(duì)于臨時(shí)工程，最終面層厚度為50-150mm，而對(duì)永久性工程為150-200mm，噴射混凝土的最大骨料粒徑可為10-15mm，并摻入早強(qiáng)劑以加快混凝土的固結(jié)，使其8 小時(shí)后的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于5MPa，靠近底部約300mm 高度的開挖面可先不噴，以利于下一步開挖面上鋼筋網(wǎng)的設(shè)置和下一步45°倒角的噴射混凝土的施工澆接，面層最好在養(yǎng)護(hù)24 小時(shí)后投入使用，當(dāng)不允許出現(xiàn)裂縫時(shí)適當(dāng)養(yǎng)護(hù)尤為重要。

3.3 降排水施工

（1）當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，應(yīng)采取人工降低地下水措施，一般沿坡頂每隔10m 左右設(shè)置一個(gè)降水井，常采用管井點(diǎn)降水法；

（2）在基坑四周支護(hù)范圍內(nèi)的地表構(gòu)筑排水溝和水泥地面，防止地表水向地下滲透。靠近邊坡處的地面適當(dāng)墊高，便于遷流遠(yuǎn)離邊坡；

（3）在支護(hù)面層背部設(shè)置長度為40-60cm 長的帶孔塑料排水管，向上傾斜5-10°，內(nèi)填濾水材料，隨著施工開挖過程，按一定間距從上到下將其插入邊壁土體，以便支護(hù)完成后能將混凝土面層后的可能積水排出；

（4）在坑底設(shè)置排水及集水坑，排除集聚在基坑內(nèi)的滲水。

3.4 錨桿制作安裝施工

錨桿用鋼筋采用Φ20、Φ22 兩種規(guī)格的Ⅱ級(jí)鋼筋， 桿長分別為9m、12m 兩種。 鋼筋進(jìn)場后取樣做原材、焊接試驗(yàn)，并附有質(zhì)保書和進(jìn)料單。 每隔3m 設(shè)置一道定徑環(huán)，確保鋼筋保護(hù)層厚度不小于25mm。錨桿安放時(shí)應(yīng)綁扎PVC 注漿管，注漿管比土釘短100mm。錨桿自由段長度為5m， 余為錨固段， 自由段可用水泥袋綁扎與桿體一起放入孔內(nèi)。

3.5 土釘施工

注漿成孔過程中難免造成孔壁附近土體松動(dòng)，所以也可以采用二次擠裂注漿方法壓密土體，并使?jié){液滲入土休孔隙，增大與土的粘結(jié)面積，以增加界面摩阻力。為了保證土釘鋼筋處于孔的中心位置，周圍有足夠的漿體保護(hù)層，需沿釘長每隔2.5m-3.0m 設(shè)對(duì)中支架。

對(duì)于端部作有螺紋并通過螺帽、墊板與面層相連的土釘，在注漿結(jié)硬后宜用板手?jǐn)Q緊，使土釘受到約相當(dāng)于工作內(nèi)力10%大小的預(yù)張拉力。為了張拉的方便，離孔口應(yīng)當(dāng)有一定非粘結(jié)長度，在這一長度內(nèi)可用土填孔，或者預(yù)留孔隙待擰緊螺帽后再注漿填滿。 由于預(yù)張拉力很小， 螺帽后的墊板也不需要太大， 有150×150×10mm 或200×200×10mm 即可。

噴射混凝土材料為標(biāo)號(hào)為32.5 級(jí)普通混凝土酸鹽水泥， 骨料為最大粒徑不宜大于12mm 的碎石，砂為粗砂或中粗砂，混凝土配比為水泥:水:砂:細(xì)石=1:0.4:2:2，上述材料由施工員按配比換算的實(shí)際用量計(jì)量，人工拌和均勻后加入到噴射機(jī)進(jìn)行噴射.噴射混凝土前，應(yīng)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，噴射時(shí)，噴頭與受噴面保持垂直，距離噴受面距離為0.6-1.0m，槍頭以旋渦狀移動(dòng)，自下而上作業(yè)，上層土釘注漿體及噴射混凝土面層達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后方可開挖土方及下層土釘施工。

4 結(jié)語

隨著工業(yè)和城市建設(shè)的蓬勃發(fā)展，高層建筑的興起和對(duì)地下空間的開發(fā)利用使得基坑開挖工程日益增多， 基坑開挖深度由淺向深發(fā)展。土釘支護(hù)技術(shù)能有效地發(fā)揮并調(diào)用巖土體自身的強(qiáng)度和自身的穩(wěn)定性，是提高基坑(邊坡)穩(wěn)定性和解決復(fù)雜巖土工程穩(wěn)定問題最經(jīng)濟(jì)最有效的方法之一。土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)作為一種用于土體開挖和邊坡穩(wěn)定的新型擋土結(jié)構(gòu)，因其施工快速簡便、經(jīng)濟(jì)可靠而得到越來越廣泛地應(yīng)用，還將大量地運(yùn)用于流砂、軟土、復(fù)雜填土、強(qiáng)膨脹土和砂礫土等不良土層中。

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