復合土釘支護在深基坑中的應用

卜 飛 李彥君

(1.山西省勘察設計研究院，山西太原 030013;2.山西省建筑職業技術學院，山西太原 030000)

隨著我國建筑行業的飛速發展，深基坑支護問題逐漸引起大家的重視，對基坑支護的要求也越來越嚴格。而土釘墻以其工期短、施工便捷、經濟節能、穩定可靠等諸多優點得到迅速的發展。但是，對于深基坑的支護，單獨的土釘由于其強度不足，很難滿足設計的要求。復合土釘支護技術是在傳統土釘支護技術基礎上，配合采用預應力錨桿、水泥土攪拌樁等技術措施，以控制土釘支護變形，滿足環境對支護技術要求而形成的復合支護技術。雖然與單一土釘支護技術相比，造價有所提高，但仍比采用護坡樁大為節省，且不需大型、重型施工機械，施工方便，工期短，因此得到了普遍應用。

1 工程概況及周圍建設情況

1.1 工程概況

本工程擬建建筑物由4棟24層辦公樓、4層商業裙房及其附屬地下車庫組成。辦公樓高度99.9 m，框架核心筒結構;商業裙房高度19.8 m，框架結構;整個建筑物設有2層地下室，基礎底標高－12.720 m，開挖深度12.0 m。基坑南、北、東側均為市政道路，基坑西側為空場地。基坑平面如圖1所示。

圖1 基坑平面示意圖

1.2 工程地質條件

根據勘察報告提供資料，場區工程地質條件自上而下為:第①層:人工填土，第①1層:雜填土，主要以建筑垃圾為主，混有少量生活垃圾，堆積年限大于10年，該層平均層厚0.90 m。第①2層:素填土，以粉質黏土為主，局部為砂石墊層。標準貫入試驗實測錘擊數介于6.0擊～9.0擊之間，平均7.8擊。堆積年限大于10年。該層平均層厚2.70 m。第②層:粉質黏土，混有粉土、砂土，夾砂土透鏡體。標準貫入試驗實測錘擊數介于5.0擊 ～9.0擊之間，平均 6.4擊，該層平均層厚 4.50 m。第③層:粉土，混夾粉質黏土及多層薄層粉細砂。標準貫入試驗實測錘擊數介于6.0擊 ～11.0擊之間，平均7.9擊，該層平均層厚6.10 m。第④層:粉土，混夾粉質黏土及多層薄層粉細砂。標準貫入試驗實測錘擊數介于9.0擊～15.0擊之間，平均11.4擊，該層平均層厚8.00 m。第⑤層:細中砂，混有粉質黏土及粉土，含卵石。標準貫入試驗實測錘擊數介于20.0擊～28.0擊之間，平均24.2 擊，該層平均層厚8.70 m。

1.3 水文地質條件

勘察揭露場地淺層地下水類型為微承壓水，勘察期間實測穩定水位埋深介于8.7 m～10.5 m之間，穩定水位標高介于767.56 m～768.83 m之間。勘察期間為豐水期，地下水位年內季節性變化幅度約1.0 m。設計參數取值見表1。

表1 設計參數值

2 基坑支護設計

基坑側壁安全等級為一級，使用期限為12個月。綜合考慮現場的周邊環境及巖土層組合條件，為盡可能避免基坑開挖后對周圍道路及建筑物的影響，本著“安全可靠、經濟合理、技術可行、方便施工”的原則，經過細致分析、計算和方案比較，基坑采用復合土釘墻進行支護。

2.1 設計方案

采用復合土釘支護體系，上部5.2 m做卸荷平臺，平臺寬度3.0 m，坡度1∶0.3，設置3 道鋼筋土釘，間距 1 300 mm，土釘長度12.0 m，孔徑110 mm;下部6.8 m直立開挖，設置5道鋼管土釘，間距1 300 mm，鋼管采用A48，長度12.0 m，其中第3，4道采用鋼管土釘與預應力錨索間隔布置，錨索長度20.0 m/25.0 m，孔徑150 mm，錨索抗拔承載力設計值210 kN/350 kN。

因上部5.2 m做卸荷平臺，攪拌樁可在5.2 m處施工，減小了止水帷幕的長度，止水帷幕采用雙排單軸攪拌樁，樁徑500 mm，間距350 mm，排距350 mm，樁長17.5 m，詳見圖2。

圖2 基坑剖面圖

計算采用理正深基坑7.0版，土釘計算結果如表2所示。

整體穩定計算安全系數最小值對應工況8，對應圓心坐標(－13.900，19.800)，半徑24.192 m，安全系數為1.306 ＞1.30，滿足規范要求。

2.2 設計要點

1)下部6.8 m采用鋼管土釘代替鋼筋土釘。由于地下水位以下成孔較難，因此，本工程下部6.8 m采用鋼管土釘代替鋼筋土釘，通過鋼管對周邊土體進行壓力注漿，其滲透效果明顯，可以充分改良基坑外土質成分，增大邊坡自身穩定性;同時由于水泥漿液滲透作用，也使實際錨固體直徑大于原設計鉆孔直徑，增大了漿體與周圍土層間粘結力。施工時，以鋼管桿體代替鋼筋桿體，并采用擊入式，可將土釘鉆孔、安裝、注漿一次完成，施工速度大為提高，工期顯著節省。

表2 土釘計算結果表

2)面層局部加厚。普通的噴射面層厚度僅為100 mm，無法滿足局部受壓承載力，而復合土釘支護中預應力錨索的承載力設計值達350 kN，錨頭承壓板與噴射混凝土面層連接必須可靠，經計算，采取把面層局部加厚，加厚至300 mm，寬度600 mm，加厚區配置雙層鋼筋網片，同時增加一道槽鋼腰梁。

2.3 方案優缺點對比

為了進一步考慮方案的合理性，本文同時還設計了計算方法比較成熟，上部無需放坡，周邊場地可作為施工場地的常規的樁錨支護體系。該設計方案，樁徑700 mm，間距1 600 mm，樁長20.0 m;在 4.0 m，7.0 m 分別設置一道錨索，錨索長度 21.0 m，錨固體直徑150 mm，錨索抗拔承載力設計值370 kN，鎖定值220 kN。止水帷幕采用三軸攪拌樁，樁徑850 mm，間距600 mm，套接一孔，樁長23.0 m。通過造價對比分析:常規的樁錨支護體系方案工程造價約1 480萬元，而復合土釘支護工程造價約820萬元，節省造價將近45%。

2.4 基坑支護施工成果檢測

在基坑施工過程和施工完成后，對水泥砂漿、混凝土試塊的檢測以及錨桿的抗拔檢測，從結果看，實測值均達到設計值，說明施工質量滿足設計要求。

施工過程中，專業檢測機構對支護結構進行動態監測，開挖階段每天觀測1次，支護結構完成后，每星期觀測1次，監測持續到基礎回填完成為止。基坑處于安全狀態，周邊建筑物及馬路水平位移及沉降變形均為零，地面無下陷、開裂等現象。

3 結語

復合土釘支護是近年來廣泛使用的深基坑支護技術，與傳統的基坑支護方式相比，明顯降低了成本，而且不額外占用施工時間，爭取了工期，在深基坑工程支護施工中，是一種很有競爭力的技術手段。本文通過對某工程復合土釘支護設計方案的分析，闡述了鋼管土釘代替鋼筋土釘的復合土釘支護技術在深基坑支護設計中的應用。同時，與常規的樁錨支護體系設計方案進行了造價對比分析，論證了復合土釘技術的優越性。

［1］劉 倩，李曉敏.復合土釘支護在深基坑中的應用［J］.中國礦山工程，2007(4):90-92.

［2］JGJ 120-2012，建筑基坑支護技術規程［S］.

［3］GB 50739-2011，復合土釘墻基坑支護技術規范［S］.