建筑工程施工中基坑支護技術的應用

郭永梅 劉旭昕

（二冶集團包頭恒信工程檢測有限責任公司 內蒙古 包頭014010）

1 工程概況

某工程位于該地區商務中心，為20 層高層商住樓，樓高66m，地下2 層，基坑面積48×33m2，基礎采用CFG 樁施工，基礎底面處的平均壓力為500kPa 左右， 上部結構形式為框架剪力墻結構， 基坑深度6.8m。

本工程施工場地地貌單元屬沖積平原，地形平坦，周圍無其它建筑物，環境條件比較簡單。本基坑支護工程的安全等級為二級。根據現場挖井觀測，分析時可不考慮地下水的影響。 本工程基坑開挖深度范圍內，多為粘質粉土、粉土、交互層，土釘使用人工成孔較容易，綜合考慮造價、環境、工期、社會效益和不可預見因素后，最終在地下室施工過程中采取土釘支護結構的方案。

2 土釘支護技術概述

2.1 土釘支護技術

土釘與土體形成復合體，提高了邊坡的整體穩定性和承受坡頂超載能力，增強土體破壞延性，改變邊坡突然塌方性質，有利于安全施工。 土釘墻體位移小，一般測試約為20mm，對相鄰建筑影響小，設備簡單，易于推廣，由于土釘比土層錨桿長度短得多，鉆孔方便，注漿容易，而且噴射混凝土等設備，施工單位均易辦到；如能與土方開挖配合好，實行平行流水作業，則工期可縮短，噪音?。唤洕б婧茫话愠杀镜陀诠嘧吨ёo。因分段分層施工，易產生施工階段的不穩定性，因此必須在施工開始就進行土釘墻體位移監測，以便于采用必要的措施。

2.2 土釘的作用機理

（1）土骨架約束作用

由于土釘本身的剛度與強度，以及它在土體內分布的空間組成復合體的骨架，使復合土體構成一個整體，骨架有約束土體變形作用。

（2）分擔作用

在復合體內，錨桿與土體共同承擔外來荷載和自重應力，土釘起著分擔作用。當土體開裂時，土釘分擔作用更為突出，這時土釘內出現了彎剪、抗剪開裂，從而導致錨桿中漿體碎裂、鋼筋屈服。

（3）應力傳遞與擴散作用

當荷載增加到一定程度，坡腳應力最大，錨桿通過其應力傳遞作用，將滑裂域內部分應力傳遞到穩定土體中，并分散在較大范圍的土體內，降低應力集中程度。

（4）坡面變形的約束作用

在坡面上設置與土釘連在一起的鋼筋網噴射混凝土面板，噴射混凝土面板起到坡面變形的約束作用，摩阻力主要來自于開裂區域后的穩定復合土體。

3 土釘支護技術在基坑施工工程中的應用

3.1 分層開挖施工

土釘墻施工是隨著工作面開挖分層施工的，每層開挖的最大高度取決于該土體可以站立而不破壞的能力，在砂性土中每層開挖高度為0.5-2.0m。

開挖高度一般與土釘豎向間距相匹配，便于土釘施工。 每層開挖的縱向長度，取決于交叉施工期間保持坡面穩定的坡面面積和施工流程的相互銜接，長度一般為10m。 使用的開挖施工設備必須能挖出光滑規則的斜坡面，最大限度地減少對支護土層的擾動。 松動部分在坡面支護前必須予以清除。 對松散的或干燥的無粘性土，尤其是當坡面受到外來振動時，要先進行灌漿處理，在附近爆破可能產生的影響也必須予以考慮。 在用挖土機挖土時，應輔以人工修整。

3.2 面層制作施工

每步開挖完成后必須及早進行坡面支護， 以免土層出現松弛和剝落。可以先在開挖面上打入短鋼筋，掛上鋼筋網，然后噴50-100mm 厚面層，當面層較厚時可以噴兩次或多次。對于臨時工程，最終面層厚度為50-150mm，而對永久性工程為150-200mm，噴射混凝土的最大骨料粒徑可為10-15mm，并摻入早強劑以加快混凝土的固結，使其8 小時后的無側限抗壓強度不小于5MPa，靠近底部約300mm 高度的開挖面可先不噴，以利于下一步開挖面上鋼筋網的設置和下一步45°倒角的噴射混凝土的施工澆接，面層最好在養護24 小時后投入使用，當不允許出現裂縫時適當養護尤為重要。

3.3 降排水施工

（1）當地下水位較高時，應采取人工降低地下水措施，一般沿坡頂每隔10m 左右設置一個降水井，常采用管井點降水法；

（2）在基坑四周支護范圍內的地表構筑排水溝和水泥地面，防止地表水向地下滲透?？拷吰绿幍牡孛孢m當墊高，便于遷流遠離邊坡；

（3）在支護面層背部設置長度為40-60cm 長的帶孔塑料排水管，向上傾斜5-10°，內填濾水材料，隨著施工開挖過程，按一定間距從上到下將其插入邊壁土體，以便支護完成后能將混凝土面層后的可能積水排出；

（4）在坑底設置排水及集水坑，排除集聚在基坑內的滲水。

3.4 錨桿制作安裝施工

錨桿用鋼筋采用Φ20、Φ22 兩種規格的Ⅱ級鋼筋， 桿長分別為9m、12m 兩種。 鋼筋進場后取樣做原材、焊接試驗，并附有質保書和進料單。 每隔3m 設置一道定徑環，確保鋼筋保護層厚度不小于25mm。錨桿安放時應綁扎PVC 注漿管，注漿管比土釘短100mm。錨桿自由段長度為5m， 余為錨固段， 自由段可用水泥袋綁扎與桿體一起放入孔內。

3.5 土釘施工

注漿成孔過程中難免造成孔壁附近土體松動，所以也可以采用二次擠裂注漿方法壓密土體，并使漿液滲入土休孔隙，增大與土的粘結面積，以增加界面摩阻力。為了保證土釘鋼筋處于孔的中心位置，周圍有足夠的漿體保護層，需沿釘長每隔2.5m-3.0m 設對中支架。

對于端部作有螺紋并通過螺帽、墊板與面層相連的土釘，在注漿結硬后宜用板手擰緊，使土釘受到約相當于工作內力10%大小的預張拉力。為了張拉的方便，離孔口應當有一定非粘結長度，在這一長度內可用土填孔，或者預留孔隙待擰緊螺帽后再注漿填滿。 由于預張拉力很小， 螺帽后的墊板也不需要太大， 有150×150×10mm 或200×200×10mm 即可。

噴射混凝土材料為標號為32.5 級普通混凝土酸鹽水泥， 骨料為最大粒徑不宜大于12mm 的碎石，砂為粗砂或中粗砂，混凝土配比為水泥:水:砂:細石=1:0.4:2:2，上述材料由施工員按配比換算的實際用量計量，人工拌和均勻后加入到噴射機進行噴射.噴射混凝土前，應對機械設備進行調試，噴射時，噴頭與受噴面保持垂直，距離噴受面距離為0.6-1.0m，槍頭以旋渦狀移動，自下而上作業，上層土釘注漿體及噴射混凝土面層達到設計強度的70%后方可開挖土方及下層土釘施工。

4 結語

隨著工業和城市建設的蓬勃發展，高層建筑的興起和對地下空間的開發利用使得基坑開挖工程日益增多， 基坑開挖深度由淺向深發展。土釘支護技術能有效地發揮并調用巖土體自身的強度和自身的穩定性，是提高基坑(邊坡)穩定性和解決復雜巖土工程穩定問題最經濟最有效的方法之一。土釘支護結構作為一種用于土體開挖和邊坡穩定的新型擋土結構，因其施工快速簡便、經濟可靠而得到越來越廣泛地應用，還將大量地運用于流砂、軟土、復雜填土、強膨脹土和砂礫土等不良土層中。

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