鋼管樁土釘墻復合支護體系在某基坑工程中的應用

劉玉華，王立俊，李明勝

（中國煤炭地質總局江蘇煤炭地質局，南京210046）

鋼管樁土釘墻復合支護體系在某基坑工程中的應用

劉玉華，王立俊，李明勝

（中國煤炭地質總局江蘇煤炭地質局，南京210046）

通過基坑采用的鋼管樁+土釘墻復合支護體系施工應用，介紹其設計思路、計算過程、驗算及最終效果，論述了該支護體系在類似施工條件下，具有較大的技術及經濟優勢。

基坑支護；鋼管樁；土釘墻

1 工程概況

擬建建筑物位于通江大道東側，加拿大飯店北側。擬建建物為地上20層地下2層的框架結構綜合樓，建筑面積約3.3萬m2。場地整平后的標高約為5.30m，設計基坑開挖的最大深度為10.30m。

1.1 工程地質與水文地質條件

工程場地為拆遷重建區，地基主要為填土層和第四系沉積層，各土層的物理力學參數見表1。

表1 各土層的物理力學參數

基坑開挖影響深度內的地下水主要為上層滯水或淺層承壓水。上層滯水賦存于一層雜填土中，主要受大氣降水及地表水補給，水量較小，水位埋藏深淺隨季節而變化。勘察時測得該含水層水位埋深為1.5～ 2.0m。淺層承壓水主要賦存于7、8層砂土中，受地表水體補給，水位埋深為7.3m左右。

1.2 場地及工程特點

(1) 該場地基坑開挖深度范圍內的上部雜填土較厚，尤其是場地北、西側，最厚達3.0m多，以素填土為主，穩定性較差。東、南側分布有較厚的淤泥質粉質粘土，流塑，壓縮性高，液性指數平均值達1.17。

(2)基坑東側有5層建筑，最近距離約10m；基坑南側7.0m為城市交通干道，基坑周邊條件比較復雜。

(3)該場地位于市中心區，對基坑開挖過程中引起的地面沉降和位移要求比較嚴格。

2 基坑支護方案選擇

支護方案的選擇是在綜合考慮基坑的開挖深度及形狀、場地工程地質條件及周邊環境等眾多因素的基礎上進行的。

土釘墻的支護造價低廉，在經濟上具有明顯的優勢，目前在基坑工程中 得到廣泛的應用。該基礎開挖深度7.3~10.3m，開挖范圍內基坑邊坡主要為粉質粘土、淤泥質粉質粘土、粘土、粉質粘土及粉砂夾粉土。本工程適合土釘墻支護，同時考慮邊坡范圍存在淤泥質粉質粘土，采用鋼管樁+土釘墻的復合土釘墻支護體系，其優點如下：

(1)可以解決局部周邊用地受限的問題，且能確保周邊管線、道路及建筑物的安全。

(2)鋼管樁剛度大，變形小，整體穩定性強，能保證基坑側壁的安全與穩定，并且能有效控制邊坡的沉降變形。

(3)鋼管樁底有一定的嵌固深度，能有效增強坡底支撐，控制基底的位移和變形。

3 基坑支護設計

根據基坑開挖深度的不同結合場地工程地質情況，將基坑支護劃分為4個區段。本文以基坑東南側軟土區為例來說明本支護體系的設計。

本段基坑開挖深度為10.30m，擬采用1:0.5放坡，在坡面布置7排土釘，呈梅花狀布置。考慮到本區段存在較厚的淤泥質粉質粘土，為增強邊坡的穩定性和控制變形，分別在坡面距邊坡底邊線橫向距離0.55m、1.55m、2.55m及3.55m處增設4排φ108@1000的鋼管樁（支護體系參數圖見圖1）。

圖1 支護體系參數圖

3.1 計算方法及參數

計算過程采用土釘墻理論計算[1]、[2]，采用BISHOP條分法進行土釘墻穩定性分析，滿布荷載q值取10.00kN/m2，土層厚度以S11孔計。土釘的具體參數見表2。

表2 土釘墻支護參數

3.2 土釘計算結果分析

根據土坡穩定安全系數計算得出本邊坡的安全系數符合規范要求，各排土釘的計算結果見表3。

3.3 注漿及面層設計

注漿材料選用水泥砂漿，強度不低于M15，漿液采用32.5級普通硅酸鹽水泥配制，水灰比0.45，注漿量為40kg/m。

面層為現場噴射混凝土而成，設計混凝土強度為C20，砼的配比為水泥:黃砂:石子=1:2.5:2.5，噴射厚度8cm，噴射壓力為0.3～0.5Mpa。面層中間鋪設1目鐵絲網，采用雙向φ6.5的鋼筋焊接，鋼管樁處采用雙向2φ16的通長鋼筋加強鋼管樁、土釘與面層聯接。

3.4 降水及排水設計

根據場地內水文地質情況，本基坑采用集水井明溝排水[3]，必要時結合采用管井或輕型井點降水，坡面采用泄水孔排水，坡頂做好排水溝截水系統。

4 工程施工順序

本基礎工程施工順序如下：

平整場地—測量放線—第一層開挖—修坡—土釘施工—掛網噴砼—面層養護—（重復施工第二層）—第三排土釘施工—鋼管樁施工—掛網噴砼—面層養護—循環下層土釘及鋼管樁施工。

5 基坑支護效果

在施工過程中在基坑坡頂上設6組沉降、位移觀測點，東側建筑物及南側道路各設4組沉降觀測點，開挖期間，每天監測1次，直至基坑完工，在后期則2~3天觀測一次，至變形穩定為止。根據《基坑土釘支護技術規程》（CECS96：97），本工程邊坡位移的預警值為45mm。結合本工程的實際情況，本工程的預警值設為35mm。

基礎工程施工完成半年后，邊坡頂部最大位移30mm，淤泥質粘土處局部有小塊崩塌發生；南側道路最大有4mm的沉降，原因是在基坑南部開挖時揭露⑦粉砂發生較多滲水而導致；在基礎工程完成后一年，南側道路有2~3mm左右的反彈，基本恢復原狀。證明鋼管樁+土釘墻的復合支護體系能有效控制邊坡的位移變形，能保證邊坡的安全穩定。

6 結束語

本工程采用的鋼管樁+土釘墻的復合支護體系經過一年的邊坡位移及周邊地面沉降監測，邊坡穩定安全。本支護體系與同規模工程的護坡樁相比，可節約20%的工期及22%的工程造價。工程的成功說明該支護體系在相同的工程地質條件下，具有明顯的技術經濟優勢。

[1]《建筑基坑支護技術規程》JGJ120-99.

[2]《基坑土釘支護技術規程》CECA96:97.

[3]《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2002.

Application of the Composite Support System of Steel Pipe Pile & Earth Nail Wall to Foundation Pit Engineering

LIU Yuhua, WANG Lijun, LI Mingsheng
(Jiangsu Bureau of Coal Geology, China National Administration of Coal Geology, Nanjing 210046)

This paper has introduced the application of the composite support system of steel pipe pile & earth nail wall to foundation pit engineering, which includes the devising idea, calculation process, checking result, and final effect. The practice proves that this composite support system has some relative greater technique and economical advantages under the similar construction conditions.

support system of foundation pit; steel pipe pile; earth nail wall

TU4

A

劉玉華（1982-），男，漢族，江蘇建湖人，2005年畢業于華東理工學院（華東地質學院）資環系，助理工程師，主要從事地質工程相關技術工作。