高靈敏度粉質黏土場地條件下的基坑復合土釘墻支護施工

趙志紅

山西省工業(yè)設備安裝集團有限公司 山西 太原 030032

1 工程概況

山西省工業(yè)設備安裝有限公司科技研發(fā)中心工程，有地下2層，基坑周長共323 m，基坑深度為9.85 m，屬于超過一定規(guī)模危險性較大的深基坑工程，結合施工現(xiàn)場情況編制的支護方案，經(jīng)過專家論證確定，基坑3面均采用復合土釘墻支護方式支護。

但本工程基坑土質為粉質黏土，土質情況較差，地下水位在自然地坪以下1.5 m處，屬于高靈敏度土質，St值為4.5，地基土含水飽和，且周邊環(huán)境較復雜，基坑周邊離東南側新建好的政務服務中心較近，離西側新華路人行道路約10 m（圖1）。

圖1 基坑平面及現(xiàn)場周邊平面示意

基坑復合土釘墻支護必須確保新華路及政務服務中心不受到有害影響，因此需要采取可靠的施工方法來確保后續(xù)施工安全。

2 針對性的施工工藝及操作要點

2.1 工藝要點

1）根據(jù)工程勘察報告，結合施工現(xiàn)場及周邊環(huán)境情況，特別是本工程地下水位較高、土體含水飽和，支護施工時很容易擾動基坑壁土體，從而造成超出預警值的變形，為此，在止水帷幕樁外側專門設置了減壓降水井來疏干土體。

2）信息化施工。采用“時空效應法”施工技術，隨時收集現(xiàn)場信息，及時反饋調整施工中的相關參數(shù)。

3）在基坑圍護施工時，采用土釘間隔跳打、管內循環(huán)成孔預應力錨索技術，以求最大限度地減少對土體的擾動。

2.2 施工組織順序

止水帷幕→基坑內降水及外側減壓降水施工→分步開挖土方→土釘（錨索）施工→護壁鋼筋混凝土施工→基坑變形監(jiān)測[1-2]

2.3 施工工藝

2.3.1 施工準備

1）現(xiàn)場地下管線情況摸排及測設交底，確保所有參建人員對現(xiàn)場及周邊情況熟悉。

2）方案的編制、審批，專家論證；方案交底、分項工程。

3）高程及坐標基準點的設置，現(xiàn)場測設基坑開挖輪廓線。

4）臨時用水、用電，材料設備進場及驗收，噴射混凝土及水泥凈漿配比的確定。

2.3.2 止水帷幕樁施工

根據(jù)工程情況，地下水位較高，因此采用止水效果較好的三軸水泥土攪拌樁形成水泥土墻作為止水帷幕。

2.3.3 基坑內外降水施工

按照方案嚴格進行施工，做好排水工作，并回收利用好抽出的地下水。即在基坑周邊布設集水管，出水口設置三級沉淀水箱，經(jīng)沉淀滿足排放要求后排入集水箱，用于現(xiàn)場灑水降塵，濕法土方開挖等。

2.3.4 土釘墻施工

在現(xiàn)場土方開挖出的環(huán)形工作面槽中進行第n＋1步土釘墻施工，對高靈敏度粉質黏土場地的土釘施工采用間隔跳打法，以降低對基坑壁土體的擾動。

2.3.5 開挖土方施工

1）采用島式開挖施工法。在為支護施工創(chuàng)造好環(huán)形工作面后，開挖中間“島”中土方；在土釘及噴射混凝土達到強度要求后進行下一深度土方開挖。

2）本基坑周長約360 m，按分段進行開挖，刷坡嚴格按照要求施工。

3）環(huán)形土方開挖后及時進行支護，盡量減少基坑壁土體暴露時間。

4）收集現(xiàn)場施工情況，做好施工記錄，嚴格做好信息化施工。

2.3.6 邊坡施工

機械刷坡后，預留厚200 mm左右的土方進行人工修坡。

2.3.7 成孔施工

按照已測設好的孔位，進行成孔施工。止水帷幕樁采用機械間隔成孔。

2.3.8 鋼管土釘施工

本工程采用錘擊器打入土釘，土釘鋼管壁上溢漿孔按梅花形布設，溢漿孔上設角鋼倒刺保護，亦為增加土釘鋼管抗拔力，鋼管前端打扁封閉做成鴨嘴狀，以利錘擊打入，若設計的土釘鋼管需接長施工，應做好接頭處理，并確保前后鋼管同心及接頭強度。

2.3.9 注漿

土釘鋼管錘擊進入到設計位置后及時進行注漿施工。本工程注漿采用壓力注漿法，按照試配后的配比攪拌好水泥凈漿，用空壓機按照預定壓力進行注漿，采用二次注漿法確保土釘內滿漿。

2.3.10 鋼筋網(wǎng)片施工

按設計進行鋼筋網(wǎng)片施工，嚴格按規(guī)范施工，設置交叉斜拉鋼筋并在鋼筋網(wǎng)外與土釘頭焊接錨固，用插入土中的鋼筋固定已經(jīng)綁扎成型的鋼筋網(wǎng)片。

2.3.11 面層混凝土噴射施工

1）鋼筋網(wǎng)片驗收后盡快進行混凝土面層施工。混凝土噴射施工應自下而上，垂直指向噴射面，先噴射填塞鋼筋網(wǎng)片后方空隙，再施工鋼筋表面以形成保護層，一次噴射厚度不宜小于40 mm，可利用固定在鋼筋網(wǎng)片上的測設標記進行施工控制，及時檢查，確保滿足設計要求。每次噴射厚度宜為50～70 mm，厚度大于100 mm的面層應分2次進行噴射。

2）混凝土面層終凝后2 h進行噴水養(yǎng)護，連續(xù)養(yǎng)護時間為7 d。

3）基坑底部以下200 mm及頂部1.5 m左右均應進行噴射混凝土施工（圖2）。

圖2 復合土釘墻基坑支護工程施工完成

2.3.12 預應力錨索施工

1）錨索成孔采用雙管雙動力內循環(huán)方式來鉆鑿，因是高靈敏度粉質黏土地質，故應充分考慮到施工對坑壁土體的擾動，在施工中不采用管外循環(huán)鉆機施工，以防止鉆孔施工帶出坑內大量泥土，造成坍孔或基坑較大變形。為減少擾動，錨索成孔亦應間隔施工。

2）本工程使用的錨桿桿體（預應力筋）采用鋼絞線制作。

3）鉆機成孔檢查驗收合格后，及時組織安排錨索安裝施工。錨索安裝過程中應做好配件及防護層的保護，隨時進行排氣管、注漿管的暢通檢查，錨桿體不得轉動。

4）錨桿安裝后，水泥凈漿采用高壓注漿，確保錨桿孔內滿漿。

5）本工程土釘墻中預應力復合支護結構中圍檁采用槽鋼，以22#槽鋼采用豎向背對背并預留間隙焊接作為預應力的承載結構，槽鋼與混凝土面層間的間隙用細石混凝土填塞飽滿，待凈漿體和面層噴射混凝土強度達到要求后再進行預應力施工。

6）預應力施工張拉時及時用儀器測定，待持續(xù)加荷達到要求后，進行保持觀察，看到儀器中的預應力值有下降時即應鎖定張拉。

2.3.13 抗拔承載力驗收檢測

根據(jù)JGJ 120—2012《建筑基坑支護技術規(guī)程》規(guī)定，對施工后的土釘及預應力錨桿應由有資質的試驗檢測單位進行抗拉拔力試驗檢測，驗收檢測合格后方可進行后續(xù)施工。按照設計規(guī)定，鋼管土釘?shù)目拱纬休d力為114 kN，錨索試驗極限抗拔力設計值為240 kN。試驗數(shù)量為土釘或錨索總數(shù)量的1%，且不少于3根。本工程經(jīng)現(xiàn)場試驗檢測，驗收結果均滿足設計值。

2.3.14 漿體質量檢測

水泥漿漿體強度檢驗數(shù)量每50根為一組，每組試塊數(shù)量為6塊，漿體28 d立方體抗壓強度不小于20 MPa，實驗室檢測結果亦均符合要求。

2.3.15 基坑變形監(jiān)測

按照GB 50497—2009《建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范》規(guī)定，由建設單位委托有資質的單位進行第三方監(jiān)測，施工單位進行必要的日常監(jiān)測工作，做好相關記錄，交由相關人員對監(jiān)測情況進行分析，發(fā)現(xiàn)超過預警值應即刻通知有關單位按照應急預案采取措施，確保坑內外安全。水平位移、豎向位移允許值均不得大于40 mm，位移監(jiān)測報警值為30 mm。據(jù)監(jiān)測，本基坑變形數(shù)值均在可控范圍內，基坑施工安全。

3 技術效益分析

在本工程應用此項技術之前，太原地區(qū)有同類型基坑工程出現(xiàn)了較大的位移及沉降，后續(xù)加固處理拖延了工期，且工程費用較大。本工程在總結其他工程經(jīng)驗教訓的基礎上，編制了合理的施工方案和應對技術措施，工程進展順利，達到了預期效果[3-5]。

復合土釘墻在高靈敏度粉質黏土土質條件下的施工技術的應用，不僅解決了科技研發(fā)中心深基坑支護的施工質量問題，更重要的是施工過程中未對周圍建筑物、道路造成任何有害影響，未對周圍的居民生活造成影響，在取得有形的經(jīng)濟效益的同時，也得到了一種無形的社會效益。