土釘墻支護(hù)設(shè)計(jì)與監(jiān)控技術(shù)的若干建議

摘 要:本文結(jié)合南昌市青山湖隧道深基坑開(kāi)挖、防護(hù)及檢測(cè)，闡述土釘墻支護(hù)設(shè)計(jì)與施工方法，具體對(duì)監(jiān)控中出現(xiàn)的各種問(wèn)題進(jìn)行了原因分析，最后對(duì)深基坑土釘墻支護(hù)技術(shù)提出若干合理建議，作為同類(lèi)工程借鑒、參考。

關(guān)鍵詞:土釘墻深基坑設(shè)計(jì)監(jiān)控抗拔試驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào):U45文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)07(a)-0058-01

1 引言

城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)離不開(kāi)深基坑支護(hù)技術(shù)，建筑發(fā)展模式由平面型向地下或空間發(fā)展模式隨著城市建設(shè)用地的限制已成為一大趨勢(shì)[1]。事實(shí)證明:相對(duì)于灌注樁方案，土釘墻技術(shù)更經(jīng)濟(jì)[2];土釘墻施工屬于靜態(tài)施工，施工無(wú)污染，噪聲小，具有施工文明的特點(diǎn);施工支護(hù)可邊開(kāi)挖邊進(jìn)行，很少單獨(dú)占作業(yè)時(shí)間，還具有不占空間、監(jiān)控方便等等優(yōu)點(diǎn)。但在實(shí)際工程中由于周?chē)h(huán)境的復(fù)雜性，土釘墻設(shè)計(jì)經(jīng)常會(huì)遇到很多問(wèn)題:一是業(yè)主不僅要求確保工程質(zhì)量，還要加快進(jìn)度，降低工程造價(jià)，增加了施工的難度[3];二是施工環(huán)境日趨復(fù)雜，尤其在市區(qū)施工比較多，場(chǎng)地狹小難度大;三基坑開(kāi)挖深度越來(lái)越深，施工難度、技術(shù)難度也增大，風(fēng)險(xiǎn)也越來(lái)越大，這些問(wèn)題要求深基坑的設(shè)計(jì)和施工必須選擇技術(shù)可行、造價(jià)合理、安全可靠的支護(hù)方案。

本文結(jié)合青山湖隧道深基坑開(kāi)挖過(guò)程中土釘墻的設(shè)計(jì)和監(jiān)控，重點(diǎn)分析產(chǎn)生問(wèn)題的原因，并對(duì)以后的土釘墻設(shè)計(jì)提供建議。

2 工程實(shí)例

2.1 工程簡(jiǎn)介

青山湖隧道[4]下穿洪都北大道、青山湖，位于南昌市陽(yáng)明東路，全長(zhǎng)1965m，地勢(shì)較平坦，降雨量平均每年1596mm，且集中在4～6月，11月至次年1月為枯水期，每年平均142天降雨。地下水主要為上層滯水和第四系松散孔隙潛水，孔隙潛水透水性較好，主要賦存于砂礫層中，地下水主要受贛江側(cè)向補(bǔ)給。工程地質(zhì)分為:雜填土、淤泥、中液限黏性土、中砂、礫砂。青山湖下穿隧道主體結(jié)構(gòu)采用箱涵結(jié)構(gòu)形式，全段基坑采用明挖法開(kāi)挖施工。

2.2 土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

單根土釘受拉荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算:

(1)

式中:為荷載折減系數(shù)，、和分別為土釘墻坡面與水平面的夾角、土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值和第個(gè)土釘位置處基坑水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值;為第個(gè)土釘與相鄰?fù)玲數(shù)钠骄健⒋怪本嚯x;為第個(gè)土釘與水平面的夾角。

錨固段為包括土釘在內(nèi)的直徑0.2m的混凝土柱體，土釘錨固段長(zhǎng)度計(jì)算按下式確定:

(2)

式中和分別為基坑側(cè)壁安全等級(jí)重要系數(shù)和土釘抗拉抗力分項(xiàng)系數(shù)，分別取1.10和1.3;和分別為第j根土釘受拉載荷標(biāo)準(zhǔn)值和錨固直徑;為土釘穿越第i層土土體的極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值，按表1確定;為錨桿穿越第i層穩(wěn)定土層的長(zhǎng)度，利用幾何關(guān)系計(jì)算出各層土釘自由段長(zhǎng)度，各層土釘?shù)募夹g(shù)總長(zhǎng)度為L(zhǎng)=+。

3 基坑變形監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)是保證基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)以及周邊建(構(gòu))筑物的安全，分別對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)本身、邊坡位移、邊坡應(yīng)力測(cè)點(diǎn)以及錨桿抗拔力進(jìn)行了監(jiān)控和試驗(yàn)，得水平最大位移5mm[5]，豎向最大沉降3mm，均符合規(guī)范要求。

選取20根(應(yīng)取錨桿總數(shù)的5%)土釘作為拉拔試驗(yàn)樣本，加載及讀數(shù)方式按照《基坑土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)程》[6-9]。

土釘在最大試驗(yàn)荷載作用下，位移相對(duì)穩(wěn)定，錨桿彈性變形大于自由段長(zhǎng)度的理論彈性變形計(jì)算值[10]。但試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)有三根土釘位移不收斂，即加載到最大荷載的80%時(shí)，位移有顯著增加，說(shuō)明土釘已經(jīng)從土體中整體拔出，這三個(gè)試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)該剔除，經(jīng)過(guò)理論分析和現(xiàn)場(chǎng)勘查，這三根土釘未能遠(yuǎn)沒(méi)達(dá)到理論值的原因主要有以下幾個(gè)方面:(1)施工質(zhì)量都有問(wèn)題，主要是垂直度較差，肉眼清晰可見(jiàn)坡面?zhèn)认騼A斜，導(dǎo)致抗拔試驗(yàn)時(shí)拉力和土釘體不在一條直線(xiàn)，所以抗拔力減小很多。(2)基坑排水能力比較差，致使含水量大大增加，此時(shí)，黏土呈軟塑流塑狀態(tài)，這樣在很大程度上降低了土體的抗剪強(qiáng)度，減小了土釘體與土體的摩擦力，土釘抗拔力自然就減小。

對(duì)其余17根土釘進(jìn)行抗拔力測(cè)量，統(tǒng)計(jì)結(jié)果都有一定的離散性，如變異系數(shù)最大的達(dá)到0.21，這一方面與土層變化、周?chē)h(huán)境有關(guān)，另一方面與部分土釘上方有下水道通過(guò)，下方排水性也不好，且有些土釘墻滲水導(dǎo)致抗拔阻力明顯變化，現(xiàn)場(chǎng)施工勘查發(fā)現(xiàn)不同土層土的性質(zhì)不同，尤其是雜填土的在自重作用下下部相對(duì)密實(shí)，上部相對(duì)稀疏，最后還與施工質(zhì)量有密切的關(guān)系。統(tǒng)計(jì)測(cè)試極限摩阻力值要比推薦值小，只有在黏土中比較接近，而其他兩者差異甚大，這是因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)為鋼管土釘注漿后會(huì)達(dá)到理想的注漿效果，而實(shí)際上，雜填土與中砂土由于本身的密度、黏度以及環(huán)境溫度的影響與所注漿體的融合不能達(dá)到理想效果。

4 結(jié)語(yǔ)

雖然土釘墻在填土基坑支護(hù)上的應(yīng)用已經(jīng)很多，也取得不少經(jīng)驗(yàn)，但在設(shè)計(jì)中有存在不少問(wèn)題，對(duì)本工程的設(shè)計(jì)校核以及土釘設(shè)計(jì)抗拔驗(yàn)收試驗(yàn)的分析，有以下幾點(diǎn)需要在以后的設(shè)計(jì)施工中注意的:

(1)填土固結(jié)尚未完成之前的自立能力比較差，而且土質(zhì)比較復(fù)雜，在設(shè)計(jì)中難免出現(xiàn)差錯(cuò)，要避免這個(gè)問(wèn)題，應(yīng)盡量對(duì)填土進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等方法準(zhǔn)確確定其力學(xué)性能。

(2)在土釘設(shè)計(jì)之前，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范做基本實(shí)驗(yàn)，實(shí)地確定土釘設(shè)計(jì)的參數(shù)，避免沒(méi)有實(shí)際參數(shù)僅靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

(3)存在軟弱土層時(shí)，采用邊坡錨固穩(wěn)定計(jì)算模型進(jìn)行土釘設(shè)計(jì)支護(hù)時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算基坑底部土層的承載力是否滿(mǎn)足要求，土釘加固土層與非加固土層之間的界面抗滑移是否滿(mǎn)足要求。

(4)土釘?shù)脑O(shè)計(jì)位置應(yīng)避開(kāi)地下隱蔽物、管線(xiàn)、坑道、井穴。

參考文獻(xiàn)

[1]裴洪軍，深基坑土釘墻支護(hù)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J]，水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2010，3(3).

[2]陶紅雨，土釘墻支護(hù)技術(shù)在基坑維護(hù)中的應(yīng)用[J]，武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，11(27).

[3]裴洪軍，深基坑土釘墻支護(hù)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J]，科研與管理，2010，3.

[4]李興澤，青山湖隧道深基坑土釘墻的設(shè)計(jì)與施工，路基工程，2009，3.

[5]魯紅軍，土壓力監(jiān)測(cè)在土釘墻支護(hù)工程中的應(yīng)用，煤炭工程，2010，9.

[6]建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程(JGJ120-99)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.

[7]于向前，等.土釘墻和樁錨組合支護(hù)在深基坑工程中的應(yīng)用和變形監(jiān)測(cè)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010，13:107.

[8]王琦.土釘墻及人工挖孔護(hù)壁樁支護(hù)技術(shù)在深基坑圍護(hù)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2006，1，43.