昆明某科研實驗大樓工程基坑支護實例分析

劉運龍，牟興書，陳小進

（1. 昆明理工大學 云南 昆明 650000）

（2.云南騁藝工程檢測鑒定有限公司 云南 昆明 657100）

（3.云南天外天律師事務所 云南 昆明 650011）

0 引言

土釘墻基坑支護技術，由于其施工工藝簡單、成本低廉、性價比較高，在20 世紀90 年代以來，在中國的許多城市工程建設中得到了推廣應用。土釘墻支護技術是由加筋土和錨桿技術發展而來，在主動土體內設置一定長度和密度的土釘體，同時還可以通過土釘對土體注漿，使土體固結，從而土釘和主動土體共同作用，以彌補土體自身強度不足，并在坡面上制作與土釘連成一體的鋼筋網噴射混凝土面，以限制土體變形發展，增強邊坡主動土體自身的穩定性[1]。土釘支護不僅有效提高了邊坡土體整體強度和穩定性，而且彌補了土體抗拉、抗剪強度低的弱點，顯著地提高了邊坡抗變形和抗破壞的能力，并且一旦出現破壞、滑坡時，主體也不會發生突發性滑動坍塌，為搶救或補強贏得了時間，減少施工中的風險。

1 工程概況

該工程地處昆明市某單位的辦公區內，場地整體較平整，高差不到1m。東側距北京路延長線約30m，北側距已建6 層辦公樓僅11m，西側距河流23m，南側為實驗大棚較遠。場地總用地面積為7088.5m2，建筑占地面積為2073m2，總建筑面積為30179.58m2，擬建物為1 棟地下1 層，地上21 層的高層建筑物，核心筒框剪結構，采用長螺旋樁筏板基礎，整體開挖地下室，基坑開挖深度為3.5～6m。

2 工程地質及水文地質條件

2.1 工程地質條件

地貌上處于昆明斷陷盆地中北部，屬古滇池湖相沉積盆地地貌，次一級地貌單元為盤龍江二級階地。

基坑開挖深度范圍內分布的地層為：場區表層分布第四系層（Q4pd）耕植土和雜填土；上部為第四系湖（沼）相沉積層（h），巖性為粉質粘土、粘土、粉土；下部為第四系沖、洪積（Q4al+pl）層為主的，巖性為含混粘性土礫砂。

表1 基坑開挖深度內主要物理力學參數

2.2 水文地質條件

場地地下水依據含水介質的不同，地下水可分為上層滯水、孔隙水型潛水兩種類型。

2.2.1 上層滯水

賦存于淺部粉質黏土層內，水量受大氣降水及地表水的直接補給及影響，向坡面及垂直向下排泄。富水性弱到中等，透水性弱，對工程建設影響較小。

2.2.2 孔隙水型潛水

主要賦存于第四系沖洪積含礫粉質黏土、粉土、細砂、礫砂、圓礫、卵石層中，其中含礫粉質黏土、粉土的孔隙連通性稍差，透水性一般，富水性稍差。細砂、礫砂、圓礫、卵石地層中透水性較好，富水性較好。本層地下水上部主要接受上層滯水及大氣降水的影響和補給，向低凹地段排泄；下部接受上部孔隙水的補給。初見水位埋場于上部粉質黏土中，在雨季勘察期間場區內穩定地下水位平均埋深僅為地下2m，圓礫層和含粘性土圓礫層為中等含水（透水） 層。

3 施工方案的確定

3.1 基坑降及排水方案

施工期間，現場應對周邊排水管網進行疏通和加固，并對坑頂地表做有效封閉，防止地表水大量滲入土體，對護壁造成嚴重影購，確保護壁安全。

（1） 基坑內沿坑壁設置300×300mm 排水溝，排水溝用MU7.5 機制磚和M5.0 水泥砂漿砌筑

（2） 基坑內沿周邊每隔30M 左右設置一口集水井，在土方開挖前，先在基坑周邊開挖降水坑超前抽排坑內地下水，土方開挖到基坑底部以后再施工集水井。

（3） 集水井水位降至基坑底下1.0m，井深至基坑底下0.5m

（4） 坑頂設置1 個沉淀池，沉淀池用MU7.5機制磚和M5.0 水泥砂漿砌筑，池內用1:2 水泥砂漿抹面，厚度20mm 池底澆注C20 素混凝土，墊層厚度80mm。在基坑開挖過程中在坑內設置一定數量的集水坑抽排坑內積水，基坑開挖到設計標高后沿基坑底四周設置排水溝、集水井抽排坑內積水，積水井內水位低于基底1m 以下。

3.2 基坑支護方案的確定

根據地質條件、場地環境和周邊類似工程經驗綜合分析，并考慮支護設計在滿足安全的前提下最大限度的降低支護的成本，進行多方案分析后選擇了土釘墻支護的形式。

（1） 基坑支護設計參數

基坑側壁重要性系數γ=1.0；

整體穩定安全系數≥1.3

抗傾覆安全系數≥1.25

抗管涌安全系數≥1.6

荷載及荷載組合：按臨時基坑支護荷載組合設計，路面動荷載30Kpa，坑邊堆載20Kpa,坑邊建筑物15Kpa/層。

地質設計參數詳見表1。

支護結構設計計算根據《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-2012），采用中國建筑科學研究院《基坑與邊坡支護結構設計軟件》 輔助計算。基坑土釘施工參數詳見表2，基坑土釘支護結構剖面圖詳見圖1、圖2。

表2 基坑土釘施工參數如下

圖1 基坑土釘支護結構剖面圖一

圖2 基坑土釘支護結構剖面圖二

基坑放坡1:0.5 放坡坡度，錨桿注漿采用P.O 32.5 純水泥漿，水灰比0.45，注漿壓力0.4MPa。噴射混凝土厚度80mm，配合比為：水泥：砂：石子=1:2:2，混凝土強度為C20。鋼筋網片采用Φ6的HPB300 鋼筋，鋼筋網間距雙向@200，加強筋用Φ14 的HRB400 鋼筋與錨桿頭縱橫通長焊接。

4 土釘支護施工工藝

施工順序：

4.1 土方開挖和修坡

每層開挖深度為一層錨桿的垂直排距，開挖要到位，不得欠挖，嚴禁超挖。

機械開挖后，應及時對壁面進行人工修整，以保證邊壁平整、無浮土，并符合設計規定的坡角。土方必須分層開挖，嚴格做到開挖一層、噴錨一層，上一層未噴錨完，不得開挖下一層。

4.2 錨桿施工

錨桿用錨桿機強力打入或垂錘擊入被支護土層中，外露長度20cm 為宜。

錨桿加長連接時，對接接頭要焊牢，并在接頭處綁焊3 根Φ14，長15cm 的鋼筋，且應全長滿焊。

4.3 掛網

根據施工作業面分層分段鋪設鋼筋網，可用短鋼筋將網片固定在坑壁上，但距離面不宜小于4cm。

網片之間的搭接可采用綁扎。綁扎的搭接長度不小于20 倍鋼筋直徑。

邊壁上的鋼筋網延伸至地表面，其長度等于翻邊的寬度。

用Φ14 鋼筋作加強筋，沿錨桿水平、垂直方向焊接在錨管上壓緊網片。加強筋搭接長度不小于10 倍鋼筋直徑。

垂直加強筋須向上延伸至地表面與地錨焊接牢實。

4.4 注漿

水泥宜使用普通硅酸鹽水泥，其標號一般選P.O325 號。

注漿液配合（重量）比，水灰比采用0.45，加入0.03%～0.05%的三乙醇胺用以促進早凝和控制泌水，不準任意加大用水量。

采用水泥凈漿低壓（0.4Mpa） 注漿填滿，采用管口壓力注漿，管口密封扎緊。

每次向管內注漿時，應預先計算所需要漿體體積，以確認注漿的沖填程度，實際注漿量必須超過孔的體積。

4.5 噴射混凝土

噴射混凝土的碎石最大料徑不宜大于15mm，配合比采用水泥：沙：石重量比為1:2:2，水灰比不宜大于0.45，混凝土強度不小于C20。速凝劑須采用國家鑒定合格的產品，其摻量應視地質條件確定，通常為水泥重量3%左右，特殊情況下可減小或增大比例。

混合料應攪拌均勻，顏色一致，隨拌隨用。

噴射時，噴頭處的工作風壓以保持在0.15～0.2Mpa 為宜，噴頭與受噴面應盡量垂直，并保持在0.8～1.2m 的距離。

噴射順序應自下而上，按螺旋式軌跡一圈壓半圈均勻緩慢地移動。開始時，先送風，后開機，再給料；結束時，噴完料，再停機，必須將噴射機和輸料管內的積料清除干凈才能停止送風。

噴射混凝土時，給料須均衡連續，宜少不宜多。噴射工程控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈現濕潤光澤，無干斑或滑移流淌現象。

噴射混凝土搭接，水平方向一般為45°搭接，垂直方向一般以水平加強筋為界，至少留一下鋼筋網格與下一層鋼筋網片相連，其接縫應圓滑、平整。

采用2 次噴射混凝土時，初噴厚度一般為3cm，以不完全遮蓋鋼筋網片為宜。鋼筋網不得外露。

5 施工監測

擬建工程基坑開挖范圍較大，地質條件較復

雜，基坑開挖過程中可能會出現側壁流砂、坑底管涌等不良現象，疏忽就會出現問題，必然帶來

巨大的經濟損失、人身安全和社會影響。為了切實保證基坑及周圍建筑物、道路和地下管線的安

全，及時跟蹤掌握在基坑開挖和地下室施工過程中可能出現的各種不利現象，需進行監測工作。

5.1 監測測點布置及監測方式

根據監測對象及內容，將現場的監測點分為3 類進行布置。

J1 類監測點主要監測基坑開挖后坑頂部水平、垂直位移。監測點沿基坑開挖線兩端及中間位置布置，各點間距在20～30m 左右，采用儀器進行監測。

J2 類監測點為與基坑周邊距離在10m（即3 倍基坑開挖深度）范圍內，易受開挖影響而監測的永久性建筑物，主要監測建筑物的沉降及傾斜程度。每幢建筑物于其角點處設置監測點，采用儀器進行監測。

J3 類監測點為隨機性監測點，即對基坑周圍表土的沉降、裂縫，支護結構的變形及裂縫，周邊建筑物、坑壁的開裂變形，地下水位的變化、滲漏及周圍道路、管線等市政設施的變形、損壞等進行監測。由于該類監測對象的變形破壞隨基坑施工的深入而呈動態變化；監測點位置隨變形地點出現而定，因此不在監測平面圖中標出。而一旦其位置確定后，應在監測圖中補充。該類點監測時由監測人員在現場做相應標記，進行人工觀測并記錄。

5.2 監測要求

根據前述及基坑類別，結合實際，該基坑的施工監測要求如下：

監測基準點數量不少于2 個，根據現場實際情況應設置在基坑開挖影響范圍以外的地點，亦即選擇在開挖線以外20m 左右，通視條件良好的地點作為基準點。

儀器監測前，各監測點在基坑開挖前應測得初始值，且不少于2 次，以保證數據的準確性。

監測中應對變形較大的地方進行拍照，形成圖片記錄。

監測支護結構的開裂變形情況時，應注重檢查支護樁側、支護墻面、主要支撐、連接點等關鍵部位的開裂及變形情況，支護結構漏水情況。

現場監測從基坑開挖至土方土回填完畢均應進行觀測。

變形速率較大、支護結構開裂等情況，應進一步加強監測，適時縮短監測周期，并及時向監理、設計和現場施工人員報告情況。

監測記錄應采用相應表格進行，并由監測人員記錄、校對，簽字。

表3 警戒值詳見附表基坑及支護結構監測報警值

6 結語

在基坑支護中，采用土釘支護技術顯示了其支護速度快、安全性高的特點，同其他支護類型相比，造價最低。水平位移監測結果表明累計水平位移最大值為8mm，不超過規程允許值，說明本次支護是成功的。

具體工程施工中應根據基坑周邊環境的不同，結合自身的工程經驗采用不同支護參數，因地制宜，可以有效減少工程造價，節約基坑支護空間。土釘施工是關鍵，應保證注漿質量，同時對減少位移有利。

施工中建立健全監測制度，對土釘支護實施信息化施工，隨時提供有關支護和土體變形信息，以便及時掌握，調整施工順序，確保施工安全。