土釘墻支護(hù)體系在深基坑施工中的應(yīng)用

宋鵬飛 張 楠

（本溪開放大學(xué)，遼寧 本溪 117000）

1 土釘墻支護(hù)體系分析

土釘墻支護(hù)體系是以加固原狀土為設(shè)計理念的技術(shù)，其施工工藝是確定合適的坡比后，把土釘深入到基坑邊坡內(nèi)部，在基坑坡面噴射混凝土，與原狀土組成穩(wěn)定的支護(hù)體系。與眾多基坑支護(hù)方法比較，土釘墻支護(hù)體系有著安全、經(jīng)濟(jì)、快捷、簡便的特點，有效利用基坑土體自身的土力學(xué)強(qiáng)度。土釘讓土體與支護(hù)體系共同抵擋滑移效應(yīng)，鋼筋網(wǎng)讓支護(hù)體系有著良好的整體性與韌性，土體的荷載為支護(hù)體系服務(wù)，噴射的混凝土跟原有土體有良好的力學(xué)性能并有一定的防水能力，對基坑邊緣的坍塌和剝落有嵌固作用。施工中要保證土釘、混凝土面層、原狀土結(jié)合的牢固度，土釘墻的優(yōu)勢是建立在土釘?shù)腻^固能力、孔洞注漿及噴射對土體的擠密效應(yīng)、科學(xué)的護(hù)坡選擇。此外基坑開挖土層涉及沙土、高含水量、流塑性土體等情況，慎重采用土釘墻支護(hù)。

2 基坑基本情況

某住宅工程項目，地上14層，地下1層，結(jié)構(gòu)形式為裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑高度40.3m，預(yù)計埋深7m，基地荷載300 kPa。基坑深度9.3m，設(shè)計使用年限為1年，安全等級二級，北側(cè)圍墻外為園區(qū)內(nèi)部混凝土道路，距離基坑上口線最近處約6m，場地基坑?xùn)|側(cè)2.5m處為鋼結(jié)構(gòu)圍擋（高約3m），圍擋外側(cè)為綠地（距離基坑上口約5.5m，寬度約25m）。基坑西側(cè)及南側(cè)為現(xiàn)狀空地，無需要保護(hù)的建（構(gòu)）筑物。開挖深度內(nèi)主要為粘質(zhì)粉土、素填土與粘土，此基坑附近建構(gòu)筑物很少，工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件理想。

3 基坑支護(hù)體系設(shè)計

3.1 土釘墻設(shè)計

根據(jù)基坑附近地質(zhì)條件與設(shè)計要求，對基坑的支護(hù)體系設(shè)計進(jìn)行仔細(xì)的研究，形成支護(hù)體系設(shè)計方案并通過專家論證。采用土釘墻支護(hù)的幾個剖面，基坑開挖深度主要為9.30m，根據(jù)土釘墻支護(hù)的設(shè)計經(jīng)驗與此基坑的基本情況，最終確定為主要支護(hù)方式，根據(jù)現(xiàn)場情況部分剖面采用樁錨支護(hù)與放坡支護(hù)為補(bǔ)充［1］。

第一類剖面情況設(shè)計，改剖面位于基坑西側(cè)與北側(cè)，土釘墻支護(hù)體系坡比為1∶0.6，肥槽預(yù)留800mm，在坡頂設(shè)置800mm寬翻邊，梅花形布置6道土釘，采用水灰比0.45～0.55的PO42.5純水泥漿注入孔洞。面層內(nèi)部掛φ6.5@200*200鋼筋網(wǎng)片，為加強(qiáng)土釘橫向強(qiáng)度橫向加強(qiáng)筋選用1Φ16，并在面層上噴射混凝土（80mm即可），設(shè)計強(qiáng)度等級為C20。土釘和加強(qiáng)筋均選用雙L型接頭焊接，土釘鋼筋設(shè)置呈60°布置φ8支撐架，間距1.5m～2.0m。坡腳設(shè)置的盲溝（300*300mm）坡面設(shè)置￠50導(dǎo)流管，可以有效控制坡后滯水現(xiàn)象。土釘設(shè)計分布如下。

表1 土釘設(shè)計分布表

第二類剖面情況設(shè)計，該剖面位于基坑南側(cè)，基坑開挖深度5.85m，采用二級放坡支護(hù)，支護(hù)設(shè)計參數(shù)如下：該剖面采用二放坡支護(hù)體系，基坑深度5.85m，第一級放坡坡比1∶1.5，深度2.85m，第二級放坡坡比1∶0.7，深度3.00m，一、二級放坡之間設(shè)置2.0m寬平臺，預(yù)留800mm肥槽，坡頂設(shè)800mm寬翻邊。面層內(nèi)掛φ4@200*200的鋼筋網(wǎng)片，面層噴射50mm厚混凝土，設(shè)計強(qiáng)度等級C20鋼筋網(wǎng)片采用1mΦ16@1500*1500的鋼釘固定。坡腳設(shè)置300*300mm的盲溝，坡面設(shè)￠50的導(dǎo)流管，用于控制坡后滯水。

第三類剖面情況設(shè)計，該剖面位于基坑內(nèi)樓座與地下室高差處，基坑開挖深度3.45m/1.85m/1.60m，采用60°放坡支護(hù)，支護(hù)設(shè)計參數(shù)如下：該剖面采用60°放坡支護(hù)體系，基坑深度3.45m/1.85m/1.60m，坡頂設(shè)800mm寬翻邊。面層內(nèi)掛φ4@200*200的鋼筋網(wǎng)片，面層噴射50mm厚混凝土，設(shè)計強(qiáng)度等級C20鋼筋網(wǎng)片采用1mΦ16@1500*1500的鋼釘固定。

第四類剖面情況設(shè)計，該剖面位于基坑?xùn)|側(cè)，位于兩棟樓之間，基坑開挖深度7.70m，采用土釘墻支護(hù)，支護(hù)設(shè)計參數(shù)如下：該剖面采用坡比1∶0.6的土釘墻支護(hù)體系，基坑深度7.70m，預(yù)留800mm肥槽，坡頂設(shè)800mm 寬翻邊。設(shè)置5道土釘 （梅花形布置），孔內(nèi)注入水灰比0.45～0.55的PO42.5純水泥漿，設(shè)計強(qiáng)度M20。面層內(nèi)掛φ6.5@200*200的鋼筋網(wǎng)片，土釘橫向之間采用1Φ16橫向加強(qiáng)筋，面層噴射80mm厚混凝土，設(shè)計強(qiáng)度等級C20。土釘與加強(qiáng)筋采用雙“L”接頭焊接，土釘鋼筋設(shè)置呈60°分布φ8支撐架，間距1.5m～2.0m，坡腳設(shè)置300*300mm的盲溝，坡面設(shè)￠50的導(dǎo)流管，用于控制坡后滯水。土釘設(shè)計參數(shù)表如下［2］。

表2 土釘設(shè)計分布表

3.2 土釘抗拔承載力檢測

錨桿抗拔承載力檢測試驗采用單循環(huán)加載法，其加載分級和錨頭位移觀測時間按下表確定：

表3 單循環(huán)加載試驗的加載分級與錨頭位移觀測時間表

施工完畢后需進(jìn)行土釘抗拔承載力檢測試驗，最大試驗荷載不應(yīng)小于規(guī)定的抗拔承載力檢測值，根據(jù)相關(guān)規(guī)定本基坑安全等級為二級，相應(yīng)的抗拔承載力檢測不應(yīng)小于土釘軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值的1.3倍，加載分級與土釘觀測時間見下表。

表4 單循環(huán)加載試驗的加載分級和土釘位移觀測時間

4 土釘墻及放坡施工技術(shù)要點

土方開挖時需按照設(shè)計要求控制好坡度，人工修整坡面和機(jī)械開挖，有序輪換進(jìn)行作業(yè)，修坡時注意掛線與經(jīng)緯儀配合及時保質(zhì)修坡，土坡的面層需要保持平整，土體外部利用短鋼筋頭控制標(biāo)高，進(jìn)一步保證坡面平整度，坡面誤差不應(yīng)大于±20mm；土釘成孔深度允許偏差為+20mm、-50mm；土釘成孔孔距允許偏差在100mm以內(nèi)；土釘成孔傾角偏差不宜超過一度。

表5 土釘墻與放坡支護(hù)檢驗標(biāo)準(zhǔn)

土方開挖和土釘墻施工應(yīng)緊密配合，土釘墻施工時開挖方式為分層分段，每一段長度20～30m為宜，每層挖土深度和土釘垂直間距符合要求，超挖量每層約0.5m，利于土釘施工，還可以規(guī)避超量開挖形成邊坡塌方的風(fēng)險。修整土坡完畢確定土釘孔位，用洛陽鏟成孔，假如需要移孔位，必須由現(xiàn)場技術(shù)負(fù)責(zé)人審定，并經(jīng)監(jiān)理工程師確認(rèn)，方可施工。檢查打入的長度符合設(shè)計檢驗合格后，盡快用注漿管進(jìn)行注漿操作。

噴射混凝土為C20，制作試塊，測定7d及28d強(qiáng)度，水泥漿體的試塊跟噴射混凝土試塊一并制作，每組試塊不宜少于3個，測定28d強(qiáng)度，其強(qiáng)度要求不應(yīng)小于M20。掛網(wǎng)需要注意，鋼筋網(wǎng)搭接間距300mm，鋼筋網(wǎng)片和坡面之間需要有30～50mm距離，加強(qiáng)筋緊密壓實在鋼筋網(wǎng)上，與土釘鋼筋有效連接。所有面層在坡頂?shù)耐夥瓕挾炔灰诵∮?.8m，并視情況在基坑四周坡頂外采取水泥砂漿抹面用來防止地表水滲水。噴射所用混凝土的配料必須按設(shè)計配比，面層厚度符合設(shè)計要求，土坡表面不應(yīng)有鋼筋網(wǎng)裸露的情況。表面混凝土護(hù)壁的噴射時注意利用坡面的短鋼筋頭，淹沒鋼筋頭1cm時應(yīng)停止噴射，混凝土結(jié)構(gòu)面的厚度與標(biāo)高得到有效控制［3］。

此基坑支護(hù)施工中形成的施工技術(shù)方案，經(jīng)過了實際工程檢驗，切實可行，完成了特定的使用功能，可是對于深基坑支護(hù)這一課題，還有很多需要我們總結(jié)與注意的地方，遠(yuǎn)離基坑事故，任重道遠(yuǎn)。