復(fù)合土釘墻在某人防深基坑工程中的應(yīng)用

周玉梅

(山西運(yùn)城市建筑工程有限公司，山西運(yùn)城 044000)

近年來，隨著我國城市化進(jìn)程的加快，城市土地價(jià)格的飆升，尤其是國家重視人防工程建設(shè)的政策推動，導(dǎo)致高層建筑和地下工程的大量興建。建筑物密度和地下空間開發(fā)規(guī)模越來越大，基坑越來越深。一般地下建一層戰(zhàn)時(shí)作為人防設(shè)施，平時(shí)作為汽車庫使用，基坑深度在8 m左右;建兩層地下室基坑深度在12 m左右。這些工程通常都建在城市中心地帶建筑物密集區(qū)。而基坑工程作為臨時(shí)性保障施工和環(huán)境安全的措施，既要保證從開挖至回填全過程安全可靠，又要經(jīng)濟(jì)合理，并技術(shù)可行、施工方便，還要考慮可持續(xù)發(fā)展。在此背景下，各種基坑支護(hù)理論與實(shí)踐應(yīng)運(yùn)而生。基坑工程作為一種巖土工程，受工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的影響很大，區(qū)域性極強(qiáng)。另外，相鄰地上建筑物、地下構(gòu)筑物和地下管線等影響，周邊環(huán)境的容許變形量、重要性也會成為基坑工程設(shè)計(jì)和施工制約因素，甚至成為基坑工程成敗的關(guān)鍵。因此，基坑工程的設(shè)計(jì)與施工方案具有唯一性。在眾多的支護(hù)方案中，選擇一種切合實(shí)際，既安全又經(jīng)濟(jì)的方案，是一個(gè)深基坑支護(hù)工程的重要工作。

筆者有幸參與了運(yùn)城市某人防工程深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工全過程，認(rèn)為深層水泥土攬拌樁+土釘墻支護(hù)方案，適合于本工程。

1 工程與地質(zhì)概況

某人防工程位于市區(qū)，地上建一棟十三層框架結(jié)構(gòu)辦公樓，地下建二層人防指揮中心。基坑周長約350 m，平均開挖深度11.25 m。場地西側(cè)臨擬建市政道路紅線7 m，東側(cè)距已建建筑物10 m，北側(cè)緊臨變壓站圍墻，南側(cè)距現(xiàn)有建筑物20 m。據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告揭示，勘察深度范圍內(nèi)場地土巖性分布自上而下分述如下:

①耕植土，以粉土為主，稍濕、松散，平均厚度1 m。②濕陷性粉土，稍濕、稍密，具濕陷性和高壓縮性，平均厚度3 m。③粉土，稍濕、中密，震蕩反應(yīng)中等，干強(qiáng)度低，平均厚度4 m。④粉質(zhì)粘土，軟塑～可塑，震蕩反應(yīng)慢，干強(qiáng)度及韌性高，平均厚度8 m。⑤砂質(zhì)粉土，濕、密實(shí)、震蕩反應(yīng)迅速，干強(qiáng)度及韌性低，未穿透。

場地地下水埋深在自然地坪下8 m，類型為潛水，屬弱透水層，主要受同類型地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給。

2 方案選擇與設(shè)計(jì)概況

綜合分析本基坑開挖深度，周邊環(huán)境和工程地質(zhì)等因素，并進(jìn)行詳細(xì)的分析計(jì)算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)測算比較，最終選擇深層水泥土攪拌樁+土釘墻復(fù)合支護(hù)方案。其中:水泥土攪拌樁還作為止水帷幕之用。設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

自然地坪下5.2 m以上部分，采用放坡短土釘支護(hù)。坡率1∶0.5 土釘采用25(HRB335)鋼筋注漿土釘，鉆孔直徑100 mm、傾角15°，土釘長度均按3 m，間距1.2 m ×1.2 m，表面掛鋼筋網(wǎng)φ6@250，噴射混凝土 C20厚100 mm。 －5.2 m ～ －11.25 m部分采用雙排水泥土攪拌樁和注漿土釘復(fù)合方案，土釘長度為7 m，其他同－5.2 m以上部分。雙排水泥土攪拌樁深入坑底6 m，既作為止水帷幕又作為支護(hù)之用。

圖1 支護(hù)剖面圖

3 施工組織與監(jiān)測結(jié)果

本工程基坑于2013年10月初開挖，為了搶工期并便于土方施工，－5.2 m以上部分，采用一次開挖，認(rèn)真修整邊坡，然后搭設(shè)腳手架，人工洛陽鏟掏孔，安設(shè)土釘并注漿，進(jìn)而綁扎φ6@200鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片上布Φ14加強(qiáng)筋與土釘筋焊牢。網(wǎng)片鋼筋距混凝土表面2 cm，用墊塊安設(shè)準(zhǔn)確后，噴射C20混凝土面層。在四周坑壁施工土釘墻時(shí)，中間進(jìn)行CFG工程樁施工和降水井施工。另外，土釘墻采用分段同時(shí)施工四道土釘，盡快完成一個(gè)工作面后，插入水泥土攪拌樁施工。－5.2 m處土質(zhì)干燥密實(shí)，便于各種機(jī)械施工，而往下就接近地下水位線了。我們把主樓CFG工程樁、水泥土攪拌樁、上部土釘?shù)裙ば蚍旁诖斯?jié)點(diǎn)上，并認(rèn)真組織施工流水作業(yè)，盡管CFG工程樁增加了5 m送樁量，卻大大縮短了工期并便于施工。僅用了一個(gè)月時(shí)間就完成了以上工作。

11月初開始－5.2 m以下挖土和土釘墻施工。－5.2 m～－11.26 m部分，采用分層挖土支護(hù)方案。即:先分段沿?cái)嚢铇秲?nèi)側(cè)挖出寬5 m深1.5 m土槽，為第五道土釘施工創(chuàng)造工作面，修整土坡使攪拌樁內(nèi)側(cè)完全暴露，用錨桿鉆機(jī)鉆孔→安設(shè)土釘→綁扎鋼筋網(wǎng)片→焊接加強(qiáng)筋→噴射混凝土面層。重復(fù)以上工作直到第九道土釘施工完成。期間在第七道土釘挖土?xí)r，開始進(jìn)行降水，保證了施工工作面的干燥。中間土分臺階進(jìn)行挖掘。待全部土釘墻施工完畢后，挖除中間島余土和破除CFG樁頭，人工修整坑底，進(jìn)行下一道工序基坑墊層施工。按以上方案組織施工，第二部分即－5.2 m～－11.26 m，共用了兩個(gè)月完成。整個(gè)基坑支護(hù)和工程樁施工及土方挖除共用了三個(gè)月完成。

該工程深基坑于2013年10月初開始施工，12月底支護(hù)完成。目前，地下工程已基本施工完畢。監(jiān)測工作委托有相應(yīng)資質(zhì)的第三方測繪公司來做，從開挖至今歷時(shí)8個(gè)多月，實(shí)測基坑水平位移最大值12.06 mm，最大沉降量10.03 mm，除北側(cè)圍墻出現(xiàn)細(xì)小裂縫外，周圍建筑物未見沉降和裂縫。

4 體會

1)在周圍環(huán)境許可的情況下，應(yīng)盡量采用適當(dāng)放坡+短土釘支護(hù)方案，可降低支護(hù)工程費(fèi)用;在基坑上部為便于土方工程施工，可采用大開挖方式挖掘土方，然后分層施工土釘工程，以利于加快施工進(jìn)度和降低挖土費(fèi)用。

2)從對本工程土釘作破壞性試驗(yàn)結(jié)果來分析，個(gè)別灌漿體不密實(shí)，強(qiáng)度不足。在施工中，應(yīng)加強(qiáng)注漿質(zhì)量管理，適當(dāng)加減水劑降低水灰比，水灰比不應(yīng)大于0.5(JGJ 120-2012規(guī)定0.5～0.55)，增加注漿壓力，應(yīng)取 0.8 MPa～1 MPa(JGJ 120-2012 規(guī)定不宜小于0.6 MPa)，注漿孔必須認(rèn)真封堵，待孔口溢出漿液后，應(yīng)停置5 min，再進(jìn)行補(bǔ)注漿一次，以保證漿體密實(shí)和釘—土界面粘結(jié)強(qiáng)度，增強(qiáng)土釘抗拔力。

3)采用水泥土攪拌樁，不但能夠很好地起到隔水帷幕的作用，而且能夠提高基坑側(cè)壁穩(wěn)定性，減少基坑變形、防止坑底隆起。本工程在－5.2 m以下設(shè)兩排攪拌樁，從部分挖掘剖面來看，形成了1.2 m寬的C10水泥土墻體。在地質(zhì)情況較好、地下水涌水量不是很大的地區(qū)，應(yīng)充分考慮水泥土攪拌樁對深基坑支護(hù)工程的作用。

4)在地下水位以下，土釘成孔困難，并不容易保證注漿體質(zhì)量。在本工程中，采用φ100鋼套管跟進(jìn)，邊注漿邊拔管，基本保證了注漿體密實(shí)，實(shí)測抗拔力符合要求。建議在地下水位以下，改用鋼管土釘打入法施工，效果會更好。

5)本工程下層土釘施工處于冬期。冬期施工土釘墻，不但要對注漿口漿體進(jìn)行保溫防護(hù)，還要對噴射混凝土面層進(jìn)行防凍保溫，更要對冰凍線內(nèi)土施加保溫措施。雖然噴射混凝土中存在一定的不貫通氣泡，類似于加氣混凝土中的氣孔結(jié)構(gòu)，有助于減少水結(jié)冰時(shí)體積增大而形成的冰脹應(yīng)力對混凝土的破壞，但混凝土面層下土若受凍，土中自由水結(jié)冰膨脹，將會使釘頭處拉力增大，并使土釘墻的位移增加。凍土融化后，嚴(yán)重時(shí)會使混凝土面層與土脫離，導(dǎo)致面層滑移脫落。為此，我們在施工中要求，土釘注漿完成后，必須對孔口進(jìn)行保溫防護(hù)，緊接著綁扎鋼筋，噴射混凝土面層。待混凝土面層施工完后，立刻覆以兩層棉氈進(jìn)行保溫，以防混凝土和其下土體受凍。兩層棉氈覆蓋整個(gè)冬期，待大氣溫度穩(wěn)定在0℃以上時(shí)，才可去除。運(yùn)城市區(qū)冰凍線在50 cm，通過以上措施，該工程土釘墻未發(fā)現(xiàn)凍害現(xiàn)象。

5 結(jié)語

通過參與本工程深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工實(shí)踐，使自己對深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工方案的選擇有了更進(jìn)一步的認(rèn)識。深基坑工程涉及巖土工程、結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)和施工技術(shù)等專業(yè)知識，是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科。因此，要運(yùn)用多學(xué)科理論知識，充分調(diào)查研究，掌握地質(zhì)情況，摸清周邊環(huán)境，在當(dāng)?shù)赜谐墒旖?jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇一種在深基坑支護(hù)工程生命周期內(nèi)，既能保證施工和環(huán)境安全，又盡可能地降低基坑工程造價(jià)，同時(shí)又便于施工能縮短工期的支護(hù)方案，是設(shè)計(jì)和施工者必須關(guān)注的首要問題。