復合土釘支護技術在深基坑工程中的應用

李林芳

(大同市建筑設計研究院，山西大同 037006)

0 引言

隨著建設工程中對地下空間的不斷開發利用，基坑工程開挖的面積和深度越來越大，基坑周邊環境越來越復雜，而工程造價要求越來越嚴格，施工難度日趨加大，深基坑支護的安全性、便捷性、經濟性的統籌協調難度也大幅增加。支護技術中，土釘支護具有經濟可靠、施工快捷等特點，在基坑工程中應用較多。但對于軟土等不良土質、地下水位較高及對變形控制嚴格的基坑工程，土釘支護不可單獨用。近些年，在土釘支護的基礎上又研發了土釘與預應力錨桿(錨索)、超前微樁等組合的復合型土釘支護。

結合東莞市東方華府二期深基坑工程，對土釘與錨桿組合式支護技術的設計與施工技術進行了探討。該基坑周邊的變形要求較嚴，為保證基坑周邊建筑的正常使用，采用土釘與預應力錨索組合的復合土釘支護技術。該支護形式可有效地控制基坑變形，大幅提高基坑邊坡的穩定性。

1 工程概況

本工程為東莞市東方華府二期深基坑工程，位于東莞市天源電腦城東的后側。地下工程為幾棟高層住宅的三層地下室，基坑開挖深度13.7 m，依據工程破壞后果及場地復雜程度等綜合判別:該基坑工程為臨時支護，安全等級為一級。

2 工程場地概況

1)工程地質情況。

本工程場地范圍內各地層的分布和工程特性詳見表1。

2)水文地質情況。

表1 場地內各土層信息表

該基坑北—中—東南部的中細砂層原為一條較窄的古河道，為中～強透水性地層，其他地層為弱～微透水性地層。場地的地下水類型有:松散巖類孔隙微承壓水，塊狀基巖裂隙潛水和松散類孔隙潛水(潛水分布在兩側原山坡和山丘地段)。地下水位埋藏較淺，穩定水位平均埋深3.15 m，隨地形及季節性氣候影響的年波動幅度約0.5 m～5 m。

3)基坑周邊情況。

該基坑邊距西北側的體育路最短距離約16 m，能放坡開挖;距東北側10層的浩宇大廈的距離為6.5 m～10 m;距東側的山丘5 m;距南側現行施工用地外的規劃公路邊線約10 m;距西側天源電腦城邊的規劃公路邊線約8 m。基坑周邊環境對基坑的變形要求較高。

3 基坑圍護結構的選擇與設計

3.1 基坑圍護結構的選擇

考慮基坑周邊環境及工程地質條件，經與其他支護形式從經濟、安全、施工等角度綜合比較，擬采用放坡及噴錨相結合的A～G七種支護形式(平面圖見圖1)。A型支護因地面下3.5 m厚的中細砂層(見圖2)，原為一條較窄的古河道，故在該層采用1∶1放坡，進行土釘支護，其下垂直開挖，選用φ500@350。雙排水泥土攪拌樁內插φ114@700鋼管樁+土釘+預應力錨索復合型支護。其他為土釘+預應力錨索復合型支護(以G型支護為例見圖3)，E型因土質較好采用兩級放坡，其余采用一級放坡。

圖1 基坑支護平面圖

圖2 A型支護剖面圖

圖3 G型支護剖面圖

3.2 基坑方案設計

3.2.1 計算模式

設計時采用考慮支護結構、土體空間整體協同作用的有限元計算法，在設計精度滿足的條件下將模型簡化。采用增量法，并考慮土方開挖順序的影響，按各工況下的內力包絡圖進行設計，且對基坑的整體穩定性、抗傾覆穩定性等進行驗算。

3.2.2 荷載計算

作用在圍護結構的土壓力按主動土壓力計算，采用朗肯土壓力公式。雜土層(通過地質報告和現場踏勘發現，主要為生活垃圾及一些建筑垃圾)和中砂細砂層，因透水性強，采用水土分算;對于粘土等不透水或弱透水層，采用水土合算。土中地下水位取巖土工程勘查報告提供的基坑附近的鉆孔的靜止水位。

4 施工技術要求

基坑施工前應采取如下搶險應急加固準備，如:建立監測信息反饋系統;儲備止水堵漏的必要器材和加固材料等。為確保基坑安全和保護周邊環境，在基坑施工及使用期限內應實施監測工作［3］。基坑施工過程中，隨著土層開挖標高變化，支護體系的受力處于動態變化中，當因突發原因導致坑壁變形過大無法穩定或監測值達到警戒值時應采取相應緊急加固措施。如:本基坑最大水平位移控制值［4］和預警值分別取:30 mm和20 mm;最大沉降控制值和預警值分別取:20 mm和15 mm。土方開挖時每兩天觀測一次，遇到臺風、暴雨等異常情況應加密監測，特別是當周邊建筑嚴重開裂、傾斜時，應組織人員緊急撤離，并補強加固或拆除，同時申報上級主管部門。

4.1 錨桿施工

1)預應力錨桿采用直徑為28的鋼筋，預應力錨索為3×7φ5。

2)錨桿桿體鋼筋采用焊接，焊接長度雙面5d。其他鋼筋的焊接長度:單面10d，雙面5d。

3)普通錨桿成孔直徑130 mm，注漿體采用強度不小于20 MPa水泥砂漿注漿;預應力錨桿成孔直徑150 mm，注漿體強度不小于 25 MPa，注漿壓力為 0.5 MPa ～1.0 MPa。

4)預應力錨桿先張拉至抗拔設計值的1.1倍，保持15 min后卸荷至設計預應力值再進行鎖定作業，張拉荷載分級及觀測時間遵守文獻［1］［2］。

5)當遇到局部障礙物時，應對錨桿的位置和方向進行及時調整。

4.2 噴錨網施工

1)掛網噴射混凝土厚100 mm，強度為C20。鋼筋網采用φ8@200×200，加強筋直徑為16 mm。鋼筋網采用綁扎連接，加強筋與錨桿采用焊接連接。

2)掛網作業時，應避免松動土釘，鋼筋網需經隱蔽驗收合格后方可進行噴射混凝土施工，施工時應嚴格按文獻［1］執行。

3)沿坡面布置長0.4 m，間距為(2 ～2.5)m ×(2 ～2.5)m 的PVC泄水孔，以便及時排出坡體內的滲水，外管口略向下傾斜，端部用濾網包裹或管中填滿粗砂、圓礫等濾水材料，以防止土顆粒流失。

5 結語

基坑設計需綜合考慮諸多因素:安全、經濟、周邊環境等，特別在珠三角軟土地區，城市建筑比較密集，就必須根據工程實際情況合理選擇基坑形式。

1)場地允許的條件下，優先采取放坡形式來增加基坑的穩定性和減少工程造價。

2)復合土釘支護技術能根據各種場地地質條件靈活組合，既發揚了普通土釘支護的長處，又克服了其固有的不足。

3)復合土釘支護中，土釘的注漿體能有效地改善原基坑坑壁土體的強度指標及受力狀態，能較好地控制基坑坑壁位移，維護結構物的穩定。

［1］GB 50086-2001，錨桿噴射混凝土支護技術規范［S］.

［2］JGJ 120-2012，建筑基坑工程技術規程［S］.

［3］GB 50497-2009，建筑基坑工程監測技術規范［S］.

［4］GJB 02-98，廣州地區建筑基坑支護技術規定［S］.

［5］卜 飛，李彥君.復合土釘支護在深基坑中的應用［J］.山西建筑，2013，39(36):74-75.