復(fù)合土釘技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)條件下基坑支護(hù)中的應(yīng)用

張月清 李 澤 張慧東 王恒攀 張曉欣

1 工程概況

1.1 工程介紹

甘肅省蘭州市七里河區(qū)崔家大灘安置點項目施工三標(biāo)段，位于七里河區(qū)西津西路1212 ～1240 號，S092 規(guī)劃道路以東，B096 規(guī)劃道路以西，S091 規(guī)劃道路以南，S067 規(guī)劃道路以北，呈東西向展布。

該項目長約為200 m，寬約為105 m，為住宅樓及附屬設(shè)施，地上共17 ～32 層，地下共2 層。基坑開挖深度為11.10 ～5.60 m。

1.2 周邊環(huán)境

通過查閱地勘報告及現(xiàn)場走訪調(diào)研，發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場的周邊環(huán)境較為復(fù)雜，具體如下：第1，基坑北側(cè)為正在施工的S091 號道路，基坑邊距離場地約8 m。第2，基坑?xùn)|側(cè)為停車場，距離基坑上口約30 m，停車場與基坑中間為規(guī)劃道路和綠化用地。第3，基坑南側(cè)為物流中心彩鋼板房，距離基坑上口約30 m，停車場與基坑中間為規(guī)劃道路和綠化用地。第4，基坑西側(cè)為苗圃花園小區(qū)以及甘肅昆侖燃?xì)獯鬄〤NG 加氣站，苗圃花園小區(qū)住宅樓為地上32 層、地下2 層，基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ)形式，距離基坑上口約7 m；甘肅昆侖燃?xì)獯鬄〤NG 加氣站辦公樓為地上3 層，基礎(chǔ)為淺基礎(chǔ)形式，距離基坑上口約8 m。

1.3 工程地質(zhì)條件

1.3.1 地形地貌

擬建場地屬于黃河南岸河漫灘，地勢西南高、東北低，總體較為平坦，地面標(biāo)高介于1527.46 ～1530.00 m，最大高差2.54 m。場地現(xiàn)狀為拆遷剛完成，地表廣泛分布有建筑垃圾、生活垃圾等[1]。

1.3.2 地層巖性

卵 石（Q4al+pl）： 青 灰 色、密 實， 粒 徑 為20 ～60 mm 的 占40% ～55%， 大 于60 mm 的 約 占20%，局部夾漂石的約占10%，磨圓度較好，顆粒形狀呈亞圓形，母巖成分以硅質(zhì)巖、砂巖、花崗巖為主，分選性較好，充填物為中粗砂，占10 ～15%，鉆進(jìn)進(jìn)尺緩慢，塌孔、漏漿嚴(yán)重。該層分布連續(xù)，分布穩(wěn)定，分布在場地下部。層厚6.50～24.50 m，層頂面高程為1510.51 ～1527.67 m，層頂面深度0.50 ～17.50 m，未揭穿。

1.3.3 水文地質(zhì)條件

由地勘報告可知，本工程的場區(qū)地下水為孔隙潛水類型，賦存于卵石層中，埋深為6.60 ～9.50 m，穩(wěn)定水位標(biāo)高介于1517.21 ～1522.04 m，最大高差為4.40 m，含水層主要為卵石層，滲透系數(shù)為60 ～80 m/d，單井涌水量為200 ～400 m3/d。主要接受大氣降水和黃河滲流補給，地下水位隨季節(jié)變化幅度較大，水位變化幅度為2.50 m。基坑支護(hù)過程中，地下水位于施工面之上，因此施工過程中需要考慮降水[3]。

2 基坑支護(hù)方案選擇

依據(jù)周邊環(huán)境、工程地質(zhì)條件，并結(jié)合施工特點，基坑采用“微型樁+預(yù)應(yīng)力錨索”“復(fù)合土釘墻”的支護(hù)措施。

3 施工工藝及要點

3.1 施工流程

方案編制（含專家論證）—施工準(zhǔn)備—工作面開挖—孔位布點—成孔—安設(shè)土釘—注漿—鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)—噴射混凝土面層—開挖下一步。

3.2 主要施工工藝操作要點

3.2.1 土方開挖

土方開挖應(yīng)分層開挖、分段均衡，并嚴(yán)禁超挖，嚴(yán)禁將兩層土釘或錨索合并在一起開挖，土釘或錨索注漿未完成則不得進(jìn)行下層開挖，分層開挖深度不得大于1.5 m，嚴(yán)禁大面積無序開挖。棄土不得妨礙施工。棄土堆邊坡坡腳與基坑坑頂邊緣的最小距離大于基坑深度。

3.2.2 土釘墻施工

成孔。土釘設(shè)置范圍內(nèi)存在地下管線等設(shè)施時，應(yīng)查明其位置并避開。土釘成孔過程中若遇障礙物需要調(diào)整孔位時，應(yīng)及時通知原設(shè)計單位，復(fù)核是否影響基坑支護(hù)的安全性，在不影響安全性的前提下進(jìn)行位置調(diào)整[4]。同時，成孔后要進(jìn)行清孔檢查，對塌孔處及時處理。

設(shè)置土釘。土釘采用48 mm（直徑）×3 mm（壁厚）的鋼管制作，管上沿桿長每隔0.25 ～1.0 m 設(shè)置倒刺和出漿孔，孔徑宜為5 ～8 mm，管口2 ～3 m 范圍內(nèi)不宜設(shè)出漿孔。桿體底端頭宜制成錐形，接頭承載力不應(yīng)低于桿體材料承載力，外端水平向采用116 加強筋通長布置，外端加強筋為2 根“L”型16（HRB400）鋼筋，長度400 mm 的“L”型加強筋一端與土釘焊接，一端與水平壓筋焊接，最終成“┙┕”型。土釘桿體在使用前必須調(diào)直、除銹、除油，并嚴(yán)格按設(shè)計尺寸下料。

注漿。為了清除鋼管內(nèi)殘留碎屑，土釘注漿之前，應(yīng)該將風(fēng)管通至鋼管底，采用壓縮空氣清孔，風(fēng)壓0.2 ～0.6 MPa，邊清邊拔管；注漿采用強度等級為42.5 級的普通硅酸鹽水泥制成的水泥漿，水泥漿的水灰比為0.45 ～0.55；注漿體的強度等級不低于20 MPa。可根據(jù)需要選用具有早強、緩凝、減水、降低收縮及防凍等作用的外加劑。

面層施工。本工程混凝土面層厚度為80 mm，濕法噴射，水泥與砂石的質(zhì)量比宜為1 ∶3.5 ～1 ∶4，水灰比宜為0.42～0.50，砂率宜為0.5～0.6，粗骨料的粒徑不大于15 mm；噴射混凝土作業(yè)與挖土協(xié)調(diào)，分段進(jìn)行，同一段內(nèi)噴射順序應(yīng)自下而上；噴射混凝土施工24 h 后，應(yīng)噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不少于7 d；氣溫低于5 ℃時，不得噴水養(yǎng)護(hù)。

3.2.3 預(yù)應(yīng)力錨索施工

工藝流程。預(yù)應(yīng)力錨索施工的流程為：定位―鉆孔―預(yù)應(yīng)力錨索的制作與安裝―灌漿―外錨頭制作―張拉鎖定。

施工要點。第1，本工程的預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔采用跟管鉆進(jìn)工藝，錨索成孔孔徑＞150 mm。第2，錨固注漿材料為水泥漿，水灰比為0.45 ～0.55，水泥選用42.5 等級的普通硅酸鹽水泥。第3，為保證錨固質(zhì)量，預(yù)應(yīng)力錨索注漿均采用二次高壓注漿方式。注漿采用孔底反壓向注漿，孔口采用塞填堵塞，第1 次注漿采用水灰比應(yīng)為0.45 ～0.50 的水泥漿，注漿壓力0.4 ～0.6 MPa，穩(wěn)定時間2 ～5 min直到漿液從孔口溢出為止，完成第一次注漿待其初凝之后進(jìn)行第二次高壓補漿，補漿采用純水泥漿，水灰比應(yīng)為0.50 ～0.55，注漿壓力應(yīng)為1 ～2 MPa，使?jié){液沖破封口橡膠膜及初凝水泥漿，漿液注入初凝漿和土體之間，達(dá)到注漿壓力后持續(xù)1 ～2 min，即可結(jié)束注漿；全孔注漿兩次完成。第4，待錨索漿體超設(shè)計值的80%后，方可進(jìn)行錨索預(yù)應(yīng)力張拉，正式張拉前先進(jìn)行1 ～2 次的預(yù)張拉，預(yù)張拉值為設(shè)計值的10%～20%。第5，預(yù)應(yīng)力錨索鋼絞線要選用1×7 標(biāo)準(zhǔn)型，強度采取低松弛、極限抗拉強度為1860 MPa 的鋼絞線，每組錨索應(yīng)由直徑為15.2 mm 的6 束鋼絞線組成。第6，錨索錨固段需要除皮、去油、清洗處理，自由段套波紋管，外繞扎工程膠布，波紋管外側(cè)注滿水泥漿。第7，注漿管管底封閉，其管端0.5 ～1.5 m 范圍內(nèi)打注漿孔，孔徑不小于5 ～8 mm，孔眼采用橡皮膜包裹，防止紫液倒流，其他區(qū)域不得打注漿孔，且注漿管不得破損。第8，鋼絞線截取的長度必須預(yù)留1.0 ～1.5 m 作為預(yù)應(yīng)力張拉工作段。第9，預(yù)應(yīng)力錨索張拉時，錨桿固體的強度必須達(dá)到75%且不小于15 MPa，采用逐級張拉的方式，張拉荷載分別按設(shè)計荷載的25%、50%、75%、100%、110%逐級依次進(jìn)行。第10，最后一次超張拉維持時間達(dá)到要求且無異常后，松弛拉力至設(shè)計要求的張拉鎖定值進(jìn)行鎖定，鎖定后預(yù)應(yīng)力損失不得大于10%。第11，基坑頂部環(huán)境（建筑物、動載）復(fù)雜區(qū)域的預(yù)應(yīng)力錨索端部設(shè)置錨索壓力計，后期定期觀測錨索應(yīng)力變化，若存在松弛，需要及時補張拉。第12，預(yù)應(yīng)力錨索張拉鎖定后不得切斷長出錨索，以便后期預(yù)應(yīng)力損失補張拉[5]。

4 基坑監(jiān)測及施工質(zhì)量控制

4.1 基坑監(jiān)測

本工程基坑工程主要監(jiān)測內(nèi)容為：基坑頂部、底部的水平位移變形，基坑頂部周邊地面沉降位移；周邊建筑物、地面、道路的沉降位移；基坑周邊地表、道路的變形裂縫等。

4.1.1 基坑監(jiān)測點的布置

依據(jù)相關(guān)規(guī)范及圖紙設(shè)計要求，本工程基坑四周坡頂共布置46 個基坑位移監(jiān)測點，間距15 ～20 m，在基坑穩(wěn)定影響范圍以外穩(wěn)固的位置設(shè)置3 個基準(zhǔn)點。

4.1.2 基坑監(jiān)測的頻率

基坑工程監(jiān)測開始于基坑工程施工前，直至地下工程完成為止（包括側(cè)壁土方回填完成）。基坑監(jiān)測頻率如表1 所示。

表1 一級基坑監(jiān)測頻率表

4.1.3 監(jiān)測報警

本工程基坑開挖邊坡頂部水平位移監(jiān)控預(yù)警值為邊坡高度的3‰。基坑工程監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預(yù)警值，或出現(xiàn)基坑、周邊建（構(gòu)）筑物、管線失穩(wěn)破壞征兆時，應(yīng)立即停止基坑危險部位的土方開挖及其他有風(fēng)險的施工作業(yè)，進(jìn)行風(fēng)險評估，并采取應(yīng)急處置措施。當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時，必須立即進(jìn)行危險報警，并通知有關(guān)各方對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境中的保護(hù)對象采取應(yīng)急措施。第1，監(jiān)測項目的內(nèi)力及變形監(jiān)測累計值達(dá)到報警值。第2，復(fù)合土釘墻或周邊土體的位移值突然明顯增大，或基坑出現(xiàn)流土、管涌、隆起、陷落或較嚴(yán)重的滲漏等。第3，土釘、錨桿體系出現(xiàn)斷裂、松弛或拔出的跡象。第4，周邊建筑的結(jié)構(gòu)部分、周邊地面出現(xiàn)較嚴(yán)重的突發(fā)裂縫或危害結(jié)構(gòu)的變形裂縫。第5，周邊管線變形突然明顯增長或出現(xiàn)裂縫、泄漏等。第6，其他必須進(jìn)行危險報警的情況。本工程在施工過程中未出現(xiàn)預(yù)警情況。

4.2 基坑支護(hù)施工質(zhì)量控制

4.2.1 土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)

施工前，原材料的品種、規(guī)格、型號及相應(yīng)的檢驗報告必須進(jìn)行檢測且齊全。土釘墻支護(hù)工程施工中應(yīng)對土釘或錨桿桿體長度、土釘驗收抗拔力或錨桿兩個主控項及土釘或錨桿位置等8 個一般項進(jìn)行檢驗。土釘墻以及預(yù)應(yīng)力錨桿的支護(hù)質(zhì)量檢驗應(yīng)符合表2 的要求。

表2 土釘墻和錨桿的質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)

4.2.2 微型樁質(zhì)量檢驗要求

混凝土微型鋼管樁的樁位偏差。施工過程應(yīng)檢查施工狀況，檢查內(nèi)容應(yīng)包括樁機(jī)垂直度、樁截面尺寸、樁長、樁距等。此外，還要進(jìn)行質(zhì)量檢驗，檢查樁身的完整性，檢查數(shù)量為總數(shù)的10%，且不少于3 根。微型鋼管樁的樁位偏差必須符合規(guī)范要求。

注漿強度檢驗。用于注漿的水泥砂漿試件使用規(guī)格為70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm 立方體試模進(jìn)行制作，制作完成后放入標(biāo)養(yǎng)室進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。每批至少留取3 組（每組3塊）試件，強度必須符合設(shè)計要求。

3）噴射混凝土質(zhì)量控制。第1，噴射厚度檢測。本工程的噴射混凝土厚度采用鉆孔法檢測，鉆孔數(shù)宜每200 m2一組，每組不應(yīng)少于3 點進(jìn)行。第2，噴射混凝土強度檢測。噴射混凝土強度使用邊長為100 mm 的立方試塊進(jìn)行測定，每批至少留取3 組（每組3塊）試件。強度必須符合設(shè)計要求。

5 結(jié)語

在建筑行業(yè)不斷發(fā)展的過程中，基坑支護(hù)施工的重要性日益凸顯。通過深入分析關(guān)鍵工藝技術(shù)，采取相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，能夠有效降低施工風(fēng)險，提升施工效率和施工質(zhì)量，為項目的順利完成保駕護(hù)航。