鋼管土釘支護技術在深基坑中的應用

劉成傳

廈門基業衡信咨詢有限公司（361000）

鋼管土釘支護技術在深基坑中的應用

劉成傳

廈門基業衡信咨詢有限公司（361000）

結合某住宅工程地質條件、環境，確定了基坑邊坡采用鋼管土釘墻支護施工方案，介紹了施工方法，經基坑動態監測，取得了較好的工程效果。

深基坑；鋼管土釘支護；抗拔試驗；監測；工程效果

1 工程概況

福建省廈門市某住宅工程地下一層，地下建筑面積27 023 m2,地上4棟單體，分別為23～32層，地上建筑面積100 151 m2,總建筑面積127 175 m2,建筑總高度102 m,主體結構形式為框剪結構。

基礎采用樁基礎，底板墊層底標高為-5.25～-6.35 m,基坑開挖深度為4.65～7.25 m。基坑周長總長度約716 m,基坑面積約2.9萬m2,開挖面積較大，土方總量約為15萬m3。

2 工程地質、水文條件

2.1 場地巖土特征

在基坑開挖范圍內，主要涉及到以下土層：

①-1素填土：松散～稍密狀，稍濕。層厚0.30～2.00 m。①-2填礫砂：松散～稍密狀，以稍密狀為主，稍濕～飽和，層厚2.30～5.30 m。②-1淤泥質土：軟～流塑狀，飽和，層厚1.10～7.20 m。

2.2 場地地下水類型

地下水主要為填砂潛水、中砂及礫砂層孔隙中承壓水，其次為賦存和運移于殘積土～風化帶網狀裂隙、裂隙中潛水-弱承壓水。初見水位埋深為4.30～8.90 m，混合穩定水位埋深4.00～8.60 m。

3 基坑的支護設計方案

3.1 支護結構型式

本基坑工程安全等級為二級，基坑側壁重要性安全系數取1.00。根據場地工程地質、水文條件、周邊環境、基坑形狀及開挖深度等條件，通過安全、經濟等各方面綜合分析比較后，基坑支護主要采用：鋼管土釘墻、自然放坡聯合支護體系。

鋼管土釘墻段采用φ48×3.0 mm、φ60×3.5 mm焊接鋼管做土釘，注漿錨固體直徑應≥110 mm,坡面噴混凝土80 mm厚，面層內配置φ8@250 mm× 250 mm鋼筋網。

3.2 地面荷載

坑周邊超載取10 kPa，施工中基坑周邊地面堆載不得超過設計荷載，距坡頂邊緣線以外2.0 m范圍內不得堆載。

3.3 止水、排水措施及地下水控制

基坑四周邊坡設泄水管，將地下水排入坑內排水溝內，再由積水井用水泵排出坑外。

基坑四周頂部設排水溝,阻止地表水流入坑內。

這里主要以北面開挖最深的7-7剖面的鋼管土釘墻支護為主進行論述，基坑支護結構剖面如圖1所示，土釘墻節點如圖2所示。

圖1 基坑支護結構剖面

圖2 土釘墻節點

4 鋼管土釘墻施工

4.1 土釘墻施工工藝流程

挖土、修坡→噴射第一層混凝土→鋼管土釘定位、設備就位、施工→注漿→鋼筋網布設→泄水管安裝→噴射第二層（面層）混凝土→養護。

4.2 挖土、修坡

土方開挖應嚴格按設計圖紙開挖及設計坡角進行。基坑開挖應自上而下分層、分段進行，挖土應該采用分段跳挖，每次挖土長度不宜大于15 m，每層開挖深度不宜超過2 m。土釘支護每層土釘為一個開挖層，每層開挖深應在該層土釘下0.3 m范圍內，及時支護，嚴禁超挖。必須等到上一道土釘注漿及噴射混凝土面層的強度達到設計強度的70%后方可開挖下一層及進行下一排土釘的施工。最后一層土釘施工完成后應立即施工地下室墊層及底板。

采用施工機械與人工挖土相配合的施工方法，機械開挖后，應需預留約30 cm的保護層，用人工修整坡面。基底應預留約30 cm土層厚度，采用人工清理。

4.3 第一層混凝土噴射

在修整好的坡壁上埋設噴射混凝土厚度的控制標志。噴射時應該自上而下,噴頭與受噴面應保持垂直,距離宜為0.6～1.0 m,噴射厚度不小于40 mm。

坡面噴射混凝土為C20細石混凝土，水泥采用42.5R普通硅酸鹽水泥，配合比宜為水泥∶砂∶細石= 1∶2∶2細石混凝土（重量比），水灰比0.4。噴射混凝土終凝2小時后，應噴水養護，養護時間根據氣溫確定，宜3～7天。

4.4 鋼管土釘打入

待初噴面混凝土終凝后，按要求定出鋼管土釘打入點并作出標記和編號。

按照鋼管土釘打入的設計斜度制作一只移動式固定支架，緊靠土釘墻面安放固定。

將鋼管土釘安置于操作固定支架上，空壓機連接的風鎬頂住鋼管土釘尾部,均勻用力振動打入。

4.5 鋼管土釘施工要求

鋼管土釘注漿錨固體直徑不應小于設計值110 mm，土釘位置的允許偏差為±100 mm，土釘傾角的允許偏差為3°，土釘桿體長度應大于設計長度。施工過程中必須作好記錄。若施工過程中遇有障礙物，打入深度小于設計要求，則上報設計單位。設計單位可通過設計變更及調整鋼管土釘位置，以保證鋼管土釘密度和支護結構體系安全可靠。

4.6 鋼管土釘制作要求

鋼管的注漿孔應設在鋼管里端。每個注漿截面對稱布置2個注漿孔，孔徑5～8 mm，注漿孔外應設置保護倒刺。鋼管土釘采用焊接，接頭強度不應低于鋼管強度。可采用數量不少于3根、直徑不小于16 mm的鋼筋沿截面均勻分布拼焊。雙面焊接時鋼筋長度不應小于鋼管直徑的2倍且不小于5倍鋼筋直徑。

4.7 注漿

鋼管土釘采用一次壓力注漿法，注漿壓力不小于0.6 MPa，并保證每米注漿水泥用量不小于50 kg。注漿完畢后應進行保護，防止搖動。

注漿材料采用普通硅酸鹽32.5水泥。漿體強度等級為M25,水灰比0.5。

4.8 掛網、焊接

鋼筋網搭接長度不小于300 mm,且鋼筋網延伸至地表面0.50～1.00 m，鋼筋網間距允許偏差為±30 mm。

錨管頭位置設置橫向及縱向各1根16 mm的鋼筋，錨固頭采用四根L型16 mm的鋼筋沿錨管截面四周均勻分布，與橫向或縱向連接筋拼焊。

4.9 泄水管安裝

土釘墻排水采用梅花狀布置泄水孔，間距為1 500 mm,泄水管做法：采用φ50PVC管，長500 mm,穿麻花眼狀小孔，外包兩層尼龍濾網，并用鐵絲綁扎。

4.10 噴射面層混凝土、養護

噴射第二面層混凝土時，噴射應自上而下分段進行，且噴頭與受噴面應垂直，并保持0.6～1.0 m的距離，噴射厚度不小于40 mm。

噴射后混凝土終凝2 h，再噴水養護。養護時間根據氣溫確定，一般不小于7 d。

5 鋼管土釘抗拔試驗

本工程鋼管土釘墻支護體系自上而下鋼管土釘設計抗拔力為第一層70 kN,第二層90 kN，第三層100 kN。現場采用隨機抽樣的方法選取各層鋼管土釘進行抗拔試驗。試驗結果說明,各層鋼管土釘極限抗拔力均能大于設計值的1.3倍,滿足設計要求。

6 基坑監測

本工程基坑周邊共布置48個水平位移監測點（W表示）、48個坡頂地面垂直位移監測點（J表示）、8個基坑周邊地下水位監測點（X表示）。

監測頻率及周期：施工初期每周進行2次監測。土方開挖施工到設計標高時，每兩天監測一次。當底板墊層施工完成后和圍護結構趨于穩定時，每周監測2次。遇特殊情況增加觀測次數。基坑工程監測應貫穿于基坑工程和地下工程施工全過程。

根據監測結果，鋼管土釘墻變形程度在允許范圍內，滿足基坑安全要求。

7 總結

在質量、安全方面本工程采用鋼管土釘墻支護體系,經監測垂直位移及水平位移均未超過預警值，無局部塌陷等情況發生，確保邊坡的穩定，證明鋼管土釘墻支護能有效控制坡頂變形，保證邊坡安全穩定。

在工期方面，從基坑土方開挖到支護結構施工完成用時較短，滿足土方開挖施工進度要求，同時為基礎和地下室提供無障礙施工環境。

本工程在工程質量、安全生產、工期方面得到有效控制，取得了良好的經濟與社會效益。

[1]JGJ120-2012,建筑基坑支護技術規程[S].

[2]GB 50202-2002,建筑地基基礎工程施工質量驗收規范[S].