二次注漿復合土釘墻在超深基坑支護中的應用

趙慎中，宋 珪，江建華

(江西省地質工程〈集團〉公司，江西 南昌330029)

復合土釘墻因其造價低、施工便捷、便于在施工過程中調整設計等突出優點，在軟土淺基坑(H≤7 m)工程得到了廣泛應用。但是由于軟土的高含水量、高孔隙比、高壓縮性和低承載力的特點，造成傳統的土釘承載力較低，基坑圍護存在很大的風險性，鮮見在超深(H≥15 m)基坑工程中的應用。通過用一定的技術措施改善土釘墻承載力，從而安全應用于深基坑支護工程施工，既可以大幅度的節約工程成本，降低工程造價，又能縮短工程工期。

土釘是靠注入的水泥漿液固化后與土體以及釘體之間的摩擦力作用于土體，潛在滑裂面前的土體在土釘拉結作用下形成整體，通過土釘末端加筋區域土體的側壓力，阻止整體的側向位移，保證整體穩定性。二次注漿土釘是在一次注漿初凝后，通過預留的注漿管，利用壓力壓入水泥漿液，加大水泥漿液固化體與土體以及釘體之間的摩擦力，達到提高土釘承載力的效果。本文結合工程實例，就二次注漿土釘的施工、施工中對周邊土體的影響以及其經濟性進行分析比較。

1 工程背景

1.1 工程簡況

無錫市某58層商業大廈，建筑物高度208.8 m。其基坑呈缺角矩形，東西長約115 m，南北寬約130 m，基坑占地面積約為12000 m2，主樓基坑開挖深度16.9 m，是目前無錫市第一深基坑。

1.2 工程地質條件

基坑開挖范圍內土層性能參數見表1。

表1 基坑開挖范圍內土層性能參數

1.3 基坑支護方案選擇

根據工程地質條件，初步設計為3套方案比較選擇。

綜合考慮土釘出控制紅線的成本、施工工期和工程造價，推薦采用方案三。

2 基坑支護方案

經方案對比分析，通過設計計算，本基坑淺層7.2 m范圍內采用二次注漿復合土釘墻支護，土釘長度9～15 m。深層7.2 m以下采用900@1100 mm鉆孔灌注樁排樁形式作為圍護墻，1道鋼筋混凝土支撐。詳情見圖1。

圖1 復合土釘墻設計示意圖

3 二次注漿復合土釘墻應用

3.1 土釘墻施工工藝流程

定位放線→成孔→錨桿制作安裝→編鋼筋網片→焊接加強筋→配制砼→砼及漿體養護→噴射面層砼→配置注漿漿液→一次注漿→二次注漿→開挖下一層→循環上述施工至設計底標高。

3.2 定位放線

3.3 土釘制作

3.4 土釘安裝

土釘安裝時，先采用回轉鉆機成孔，成孔直徑120 mm，成孔傾角12°，成孔深度不小于設計深度。成孔后采用空壓機高壓氣體進行清孔，將孔內泥渣排除干凈后，將錨桿安放至設計深度。

3.5 扎鋼筋網及焊拉接筋

如地下水較豐富時，可在噴射混凝土坡面上安裝PVC管(毛竹亦可)泄水，長250 mm左右，上下左右間距2 m分布，向下傾角約30°，并用軟膠管聯接集中排水，以減小地下水對混凝土面層的壓力。

3.6 一次注漿

注漿時將注漿管插入孔底，邊注漿邊撥注漿管直至注滿，孔口采用止漿塞(水泥袋紙)封堵，防止漿液外流，注漿壓力控制在0.4～0.8 MPa之間。

3.7 二次注漿

待一次注漿初凝后(約45 min)，采用焊管進行二次注漿，二次注漿壓力原則上不小于1.5 MPa，實際操作時以地面無隆起來控制。

4 施工實測效果分析

為檢驗二次注漿施工效果，采用土釘拉拔試驗對土釘的抗拔力進行了測試。

相同條件下，在同一斷面自上往下，不同層面中分別采用一次注漿和二次注漿打設2組土釘，養護7天后對土釘進行拉拔試驗，試驗方法如圖2。上海市民防地基勘查院測試的土釘拉拔試驗結果與設計計算對比如表2。

圖2 土釘抗拔力測試方法

表2 土釘參數及拉拔試驗結果統計表

試驗結果表明，同等土層條件下，二次注漿土釘抗拔力明顯高于一次注漿土釘抗拔力;不同土層中，土體力學指標越高，二次注漿對土釘抗拔力的提高程度越明顯。

5 土釘施工對基坑周邊土體的影響

考慮到二次注漿壓力遠大于一次土釘注漿壓力，為防止二次注漿對基坑安全造成不利影響，在土釘墻施工中，為反映土釘周圍土體的變形位移，我們選取基坑最大位移點，即基坑長邊中點位置進行位移監測。分別在基坑3條長邊的中點斷面上不同深度土釘注漿后24、48、72 h時對土釘豎直上方的土體進行了水平位移與沉降位移的監測，上海市民防地基勘查院所測的監測結果見表3。

表3 二次注漿土釘施工對豎直上方土體位移影響監測結果

沉降位移監測數據顯示，二次注漿后，土體出現微小的隆起，在48～72 h之間呈恢復原狀趨勢，72 h后基本恢復原狀。由此判斷，土體的抬升可以視為在瞬時壓力作用下出現彈性變形，待壓力釋放后，土體恢復原狀，對土體變形無不利影響。

水平位移監測數據顯示，土釘施工過程中，土體沒用明顯有規律的位移趨勢，考慮監測數據的誤差，認為土釘注漿施工對土體水平位移沒有明顯影響。

6 經濟效果分析

將初步設計的3套方案經濟性進行對比，方案一成本最高，最不經濟。再將方案二與方案三進行對比如下。

根據施工工藝，二次注漿土釘比普通土釘增加二次注漿管和二次注漿量，其施工成本增加約占30%，根據市場價格，土釘墻的綜合單價約為420元/m2，本基坑周長422 m，土釘墻面積約為3200 m2，二次注漿復合土釘增加費用為:420×3200×30%=403200元。本基坑面積為12000 m2，按照一般設計，鋼筋混凝土支撐工程量≮1500 m3，根據市場價格，鋼筋混凝土支撐綜合單價約為1200元/m3，增加一道支撐的費用:1500×1200=1800000元。很顯然，方案三在經濟上明顯優于方案二。

另外，二次注漿復合土釘施工工期基本同于普通土釘墻，而方案二增加一道支撐，必然增加工程工期，方案三在工期上也優于方案二。

7 結語

(1)二次注漿復合土釘墻在超深基坑中應用是可行的，在大面積、深基坑施工中合理選用二次注漿復合土釘墻技術可有效降低施工成本，縮短施工工期。

(2)二次注漿可通過增加部分注漿量大幅度提高復合土釘的抗拔承載力，不同土層中，土層力學指標越高，二次注漿對土釘抗拔力的提高程度越明顯。

(3)淺層土體特別是雜填土采用二次注漿會在24～48 h內使其上方土體微小隆起，在72 h后基本恢復原狀;對邊坡土體沉降無不利影響，對基坑水平位移無明顯影響。

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