淺談復合土釘墻結構在基坑支護工程中的應用

□張祥振（河南省水利勘測設計研究有限公司）

淺談復合土釘墻結構在基坑支護工程中的應用

□張祥振（河南省水利勘測設計研究有限公司）

文章結合鄭東新區某研發中心工程，在查明工程地質條件的基礎上，根據場地堆載、地形等限制條件，提出在基坑工程中采用復合土釘墻結構。然后，對復合土釘墻結構的施工部署和三類支護施工方案進行了較為詳盡的論述，并簡述了局部砂粒含量較高基坑的預防施工措施，以及預應力錨桿、護坡樁的施工工藝流程，為相關基坑工程的設計和施工應用提供了借鑒。

基坑；復合土釘墻；施工方案；工程應用

1 工程概況

鄭東新區某工程研發中心，地上7層，地下2層車庫，為框架-剪力墻結構，基坑基本呈長方形，長78.59 m，寬34.99 m，現場自然地坪標高-0.90 m，基底標高為-9.03 m，基坑開挖深度為8.13 m，基坑擬采用復合土釘墻、護坡樁+預應力錨桿支護形式，采用垂直開挖或1∶0.40放坡，支護面積約2100 m2。

2 工程地質條件

根據鉆探、靜力觸探，結合室內土工試驗分析結果，場地勘探深度內地層按其成因類型、巖性及工程地質特性劃分為4個工程地質單元層。分述如下：

第1層：雜填土，褐黃-褐黃色，以粉土為主，含較多灰渣、磚塊等雜物，平均厚度2.69 m，地層埋深1.70～3.90 m。

第2層：粉土，褐黃-淺褐黃色，稍濕，無搖震反應，無光澤反應，干強度低，韌性低，土質不均勻，局部砂礫含量較高，夾有粉砂薄層，含有白色螺殼碎片，平均厚度5.65 m，地層埋深7.20～9.50 m。

第3層：粉土，褐黃色，稍濕、中密，無搖震反應，無光澤反應，土質不均勻，局部夾有粉質粘土薄層，平均厚度1.52 m，地層埋深8.90～11.10 m。

第4層：粉土，褐黃-淺黃色，濕，中密，無搖震反應，無光澤反應，韌性低，干強度低，土質不均，局部含沙量較高，夾有粉砂薄層，平均厚度3.50 m，地層埋深10.40～13.70 m。

勘察期間測得場地的地下水埋深11.80～13.50 m，年變幅1～2 m。地下水屬于第四紀孔隙潛水，地下水主要靠大氣降水及地下水徑流，地下水的排泄方式主要為地下徑流。

場地周邊環境及分布荷載：擬建工程基坑北側距離基坑下口線1.70 m為5 m寬水泥道路，荷載按30 kPa考慮；基坑東側距離基坑下口線13 m為用地紅線，紅線內為空曠綠地，紅線外5 m為城區道路，荷載按20 kPa考慮；基坑西側距離基坑下口線6.70 m為5 m寬水泥路面，荷載按30 kPa考慮；基坑南側為空曠綠地，西部距離基坑下口線8.70 m為已建2層公寓及1層車庫，車庫荷載按20 kPa考慮，2層小樓荷載按30 kPa考慮。

3 基坑施工部署

本基坑工程土方開挖與支護施工應遵循“土方分層開挖，先開挖先支護，先周邊再中央”的原則。施工部署與流程為：支護樁施工→土方開挖→支護施工→下層土方開挖→支護施工。基坑土方開挖主道路留在中間，由主道路向基坑周邊輻射輔助支道路。

現場土方運輸道路路面滿足運輸要求，下層土體不能滿足運輸車輛重車通行要求，開挖前可用磚渣對現場道路進行鋪墊，厚度根據需要而定。本工程場外無材料堆放地，鋼材、水泥、砂、碎石等材料臨時堆放在基坑場地內，根據現場土方開挖的變化和施工的需要進行移動。采購材料時進場數量可根據現場施工使用量而定。

4 施工方案

4.1 主要建筑材料

基坑支護的材料主要包括：HBR300網片筋、HBR400土釘、HBR400預應力錨桿、中砂、碎石、水泥、混凝土等。材料采購材料進場必須附出廠合格證明材料，并經送檢復驗合格方可投入工程使用；工程施工過程中，尚應根據實時用量制取其成品、半成品進行檢驗，以取得工程質量保證資料。

4.2 基坑支護方案

根據工程地形地質條件，基坑工程采用了3種支護方案。

支護方案一：復合土釘墻結構，灌注樁+土釘墻，垂直開挖支護方案。設計一排φ400鋼筋籠灌注微型樁，樁長10.40 m，樁間距1.20 m，內插鋼筋籠，灌注C30混凝土。共設計3排土釘，2排預應力土釘，孔內注純水泥漿，水灰比0.50，噴漿厚度10 cm。腰梁采用兩根14 d槽鋼，腰梁錨板采用一塊150×150，厚10 mm。樁間土掛成品鋼板網片100×50×2，噴砼C20厚度50 mm。

支護方案二：高程-2.00 m以上按1∶0.40放坡，下部復合土釘墻結構，灌注樁+土釘墻。設計一排φ400鋼筋籠灌注微型樁，樁長8.40 m，樁間距1.20 m，內插鋼筋籠，灌注C30混凝土。共設計4排土釘，1排預應力土釘，孔內注純水泥漿，水灰比0.50，噴漿厚度10 cm。腰梁采用兩根14d槽鋼,腰梁錨板采用一塊150×150，厚10 mm。樁間土掛成品鋼板網片100×50×2，噴混凝土C20厚度50 mm。

支護方案三：采用復合土釘墻支護方案，按1：0.40放坡。共設計5排土釘，土釘孔徑110 mm，孔內注純水泥漿，水灰比0.50，噴漿厚度10 cm，坡頂護沿1 m。

4.3 注意事項

樁錨結構為剛性結構，土釘墻為柔性結構。根據地質報告，場地局部砂粒含量較高，夾有粉砂薄層，易塌孔，土方開挖、打樁支護有一定難度，不穩定砂體對周邊環境均有一定影響。施工時應加強監測，盡可能減小基坑變形對周邊建筑物的影響，以確保邊坡安全。本次有針對性地采用如下措施：

①盡可能放坡，減少開挖深度及開挖段長度，增加穩定性。分段開挖每段不超過15 m，分層開挖每層不超過2 m。

②根據以往施工經驗，超挖對周邊建筑物的變形影響很大，故土方開挖應嚴禁超挖。支護施工應及時跟上，減少支護作業面的暴露時間。

③有針對性的采用應急措施。預應力錨桿或土釘施工時應考慮對建筑物地基的不利影響，應采用間隔成孔（跳打）的方式。

5 施工方法

5.1 土釘墻施工

土釘墻施工工藝流程：測量放線修整邊坡→成孔→安裝土釘→注漿→編（掛）網→焊接加強筋→焊接錨頭→噴射混凝土→養護。施工方法為：

①放線修坡：根據設計要求放出邊坡，并人工修坡，要求平整。

②成孔：根據設計圖紙，放出土釘孔的位置，然后再采用人工洛陽鏟或鉆機成孔，按設計的孔位、孔徑、孔長、孔的俯角進行成孔，嚴格注意質量，逐孔按錨噴網支護規范進行記錄及驗收。誤差要求：孔深±50 mm；孔徑±5 mm；孔距±100 mm；傾角±5%。

③土釘安裝：按照設計的各排土釘長度、直徑加工成合格的土釘，為使土釘體處于孔的中心位置每隔2 m焊接一個居中支架將錨桿安入在孔內，不可用重物去打。居中支架采用Φ6.50鋼筋制作，并將用作居中支架的鋼筋彎成弧形與土釘桿焊接。

④注漿：注漿材料選用P.C32.50級復合硅酸鹽水泥，純水泥漿強度為M10，水灰比0.45～0.55，灰漿攪拌時間不能少于2 min。注漿采用由里向外注入，需將注漿管插入孔內距孔底約0.25～0.50 m處，在孔口用水泥袋封孔，注漿壓力不低于0.20 MPa，以確保孔內注滿水泥漿。對于重要地段采用二次補漿，當孔口有漿液流出并加壓穩定后，方可停止注漿。

⑤編扎鋼筋網、焊接加強筋。

⑥噴射混凝土面層：采用干法噴射混凝土，噴混凝土時，噴頭與受噴面應保持垂直，距離宜為0.60～1.00 m。用P.C32.50級復合硅酸鹽水泥：干中砂：碎石（5～10 mm）=配合比為1：2：2（重量比）進行配比，水灰比0.40～0.50，首先人工在地面上初步拌和，然后放入噴漿機均勻拌和。其中砂的含水率宜控制在5%～7%，石子用堅硬耐久的碎石，最大粒徑≤10 mm。噴漿機邊均勻拌和邊通過噴漿管使用高壓風將料輸送至噴頭處，在噴頭處加水噴在工作面上。輸料管應能承受0.80 MPa以上的壓力，并應具有良好的耐磨性能；施工供水設備應保證噴頭處的水壓力為0.15～0.20 MPa。噴射作業應分段分片依次進行，噴射順序應自下而上將混凝土噴射到支護面達到設計厚度10 cm。試塊每噴射1000 m2留取一組，砼28 d強度等級≥C20。

⑦養護：噴射混凝土終凝2 h后，應灑水養護，養護時間不得少于7 d。

5.2 預應力錨桿與腰梁施工

施工工藝流程：機械鉆機或人工成孔→插放錨桿和注漿管→常壓注漿→高壓二次注漿→養護→安裝錨板→安裝槽鋼腰梁→預應力張拉→鎖定。

錨桿桿體采用Φ20～22 mm，以及15.20鋼絞線。注漿材料為水泥凈漿，水泥采用P.C32.50，水灰比為0.45～0.55。錨體強度達到設計強度的70%時開始張拉，張拉機具主要為ZB4-500油泵、YC1200×320穿心式千斤頂、計時表、鋼析尺等。宜采用跳張法，即隔二拉一。

5.3 護坡樁施工

定位→埋設護筒→鉆機就位→調制泥漿→一次清孔→下鋼筋籠→對接導管→二次清孔→澆筑混凝土→成樁。

護坡樁施工時，樁位放線應確保準確無誤，定位精度為1 cm，鉆頭中心采用Φ400 mm樁定位器對準樁位，定位誤差≤20 mm，鉆機對位應以四角樁控制，鉆頭對準十字線交點，水下混凝土澆注采用直徑220 mm導管，導管接頭宜采用法蘭或雙螺紋方扣快速接頭，水下混凝土必須連續施工。

6 結語

文章結合工程實例，基于基坑的工程地質條件，對復合土釘墻結構在基坑工程中的應用和施工工藝進行了較為詳細的闡述。目前，基坑工程已經完成，主體結構已經建至地上二層。實踐證明，在基坑工程中采用復合土釘墻結構進行基坑支護是可行的。

TU 528

A

1673-8853（2016）10-0052-02

2016-07-18

（責任編輯：劉 青）

張祥振(1980-)，男，工程師，主要從事水利工程監理和施工管理工作。