超前樁復合土釘墻在基坑支護中的應用

田培先

(廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東廣州510060)

1 工程實況

1.1 工程概況

該工程位于廣州市海珠區，建筑面積13 583 m2，地上11層，地下室一層。基坑開挖深度4.9 m，安全等級為三級。主體塔樓采用管樁基礎。

1.2 場地地質概況

根據工程勘察報告，該場地地層主要由人工填土、沖淤積成因的淤泥(淤泥質土)、粉質黏土、細砂及殘積成因的粉質粘土及細砂巖組成。各層土質描述:

(1)填土:層厚2.2～4.9 m。

(2)淤泥(淤泥質土):層厚1.0～1.7 m。

(3)細(中)砂:層厚0.5～1.6 m。

(4)粉質黏土:層厚1.0～1.5 m。

(5)粉質黏土:層厚3.4～5.1 m。

場地地下水屬于細(中)砂中的孔隙潛水，透水性強，地下水穩定水位為－1.43～2.02 m。

2 基坑支護方案的選擇

2.1 支護方式

該工程支護采用水泥土攪拌樁(兩排)+土釘+鋼管樁的支護方式。該方案的優點是工藝成熟、簡單、造價低。而且邊開挖邊做支護，可大大加快施工速度，縮短工期。考慮到土釘墻變形大的特點，在水泥土攪拌樁內插入鋼花管來加強超前支護結構的剛度，限制支護結構的變形。

2.2 支護方案的細化

(1)兩排水泥攪拌樁樁徑為550 mm，間距400 mm，樁底穿過細砂層、淤泥或軟塑粉質黏土，進入下臥堅硬粉質黏土不少于1 m且進入開挖面下2 m。

(2)土釘采用HRB335級鋼筋，直徑25 mm，土釘成孔直徑110 mm，注漿體采用32.5R普硅水泥，水灰比0.45，注漿壓力0.3～0.5 MPa。

(3)鋼管樁成孔直徑130 mm，直徑110 mm，壁厚2.5 mm，在鋼管的下部3 m范圍內每隔0.5 m設直徑10 mm的注漿孔。

3 復合土釘墻支護施工

3.1 深層攪拌樁施工

施工前，應嚴格按照施工圖紙進行攪拌樁定位。施工工藝采用控制水泥總量，反復多次噴漿，保證四攪四噴工藝。在正式施工之前進行試樁，記錄不同土層攪拌機下沉速和電機電流的反映，并以此確定保證樁端進入下臥粘土層，起到止水作用。

3.2 土方開挖及支護

3.2.1 土方開挖

為確保噴錨支護施工的各開挖層段的整體穩定性，土方開挖采用分層分段開挖。場地清理時，將施工場地平整到設計標高，在攪拌樁施工后，第一層開挖深度不超過1.2 m，以下每層土方開挖到與下一層土釘相符，超挖深度不超過0.3 m。每開挖一層土方，立即施工土釘，土釘鎖定后，方可開挖下層土方。

3.2.2 錨桿施工

成孔:采用工程鉆機成孔，成孔直徑為110 mm，鉆進過程中盡量減少對孔壁的擾動，以防止塌孔。清孔:用清水清孔或壓縮空氣清孔。下錨:將預制好的鋼筋順直插入孔內，如下錨插入深度達不到成孔深度，說明孔壁已坍塌，應重新清孔下錨。如砂層厚度較厚，成孔困難，采用打入式鋼花管代替。注漿:注漿前先清孔排除孔底殘渣。漿液采用32.5R普硅酸巖水泥配制，加入水泥重0.3%的早強劑，水灰比0.45～0.5，注漿壓力0.3～0.5 MPa，孔口部位設置止漿塞和排氣管，注漿管逐步向外拔至孔口，等排氣孔停止排氣且孔口溢出水泥漿時停止注漿。

3.2.3 掛網噴砼

掛網噴砼鋼筋采用8@200×200，加強筋采用4條水平及豎向16鋼筋。錨頭的固定必須采用焊接的方式連結可靠。噴射砼采用C20細石砼，分兩次噴射，自上而下進行，待第一層終凝后再噴第二層。

4 施工監測

基坑監測按照相應規范，基坑邊布置水平位移監測點、沉降監測點、土體測斜、水位觀測。

4.1 水位觀測

基坑施工期間正是廣州的雨季，通過水位觀測發現基坑水位并無大的變化(如圖1所示)，說明攪拌樁止水效果良好，滿足設計要求。

圖1 水位變化曲線

4.2 基坑水平位移和沉降觀測

本基坑監測從2008年7月3日開始觀測，2008年8月16日基坑開挖到底，2008年8月29日底板施工完成，2008年12月12日基坑回填。從觀測結果看(圖2、圖3)，基坑坡頂沉降10～15 mm，沉降集中在基坑土體開挖期間，底板施工完后沉降變形不大;基坑坡頂水平位移10～15 mm，水平位移變形集中在基坑土體開挖期間，底板完成后變形雖有發展，但變形不大。基坑水平位移值和沉降值遠遠小于常規土釘墻支護的變形值，主要是微型鋼管樁增強了支護的整體剛度［2］。

圖2 基地沉降監測曲線

圖3 基坑水平位移監測曲線

4.3 基坑土體測斜觀測

從基坑測斜曲線圖(圖4)可見，基坑土體最大變形發生在地面下3 m附近，最大變形值13 mm左右，變形集中在基坑土體開挖期間。與土釘墻變形規律不一致，土釘墻最大變形往往發生在坡頂附近，且變形值遠遠大于本基坑復合土釘墻。

圖4 基坑測斜曲線

5 結論

水泥土樁作為止水帷幕超前支護的土釘擋墻，墻后的地表沉陷比較小，一般為開挖深度的0.3%，且沉降槽靠近開挖面的水泥土樁沉陷非常小，通常為幾毫米，最大沉陷位置距開挖面(0.5～1.0)H，約為0.3% ～0.5%H，沉陷槽寬度為1.0 ～2.0 H［3］。

對于淺基坑且土質條件較差的場地，采用復合土釘墻支護不僅節省造價，而且變形值遠遠小于土釘墻，保證了基坑正常使用的要求，可以為同類型基坑支護設計提供參考。

［1］ 戴秀珍．超前樁復合土釘墻內部穩定性研究［J］．路基工程，2008(3):124－125

［2］ 葛燕銘．微型鋼管樁復合土釘支護工作性能現場測試研究［J］．建筑科學，2008，24(1):57－60

［3］ 李象范．上海地區基坑工程中的復合土釘支護技術［J］．施工技術，2001，23(6):363－369