佘劍波

摘要：本文結(jié)合深基坑支護設(shè)計與施工實例，提出了一種新的深基坑支護施工解決處理技術(shù)方案，同時對小變形護坡作為外墻模板的具體施工方法進行了簡要介紹，對支護結(jié)果進行了監(jiān)測和效果評析。

關(guān)鍵詞：深基坑 復(fù)合土釘支護 垂直外模復(fù)合微型樁 變形監(jiān)測

一、工程概況

某商業(yè)樓結(jié)構(gòu)距臨近建筑物外墻1.5m。本工程南北長100m，東西寬30m，地下二層，基底標高為-15.0m，施工現(xiàn)場場地狹小。根據(jù)巖土工程勘察報告提供的地質(zhì)資料，場區(qū)地質(zhì)情況大致為：第①層為粘質(zhì)粉土和粉質(zhì)粘土素填土；第②層為粉質(zhì)粘土；第③層為砂質(zhì)粉土、粘質(zhì)粉土；第④層為粉細砂；第⑤層為粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土；第⑥層為粉細砂；第⑦層為圓礫層；第⑧層為粘質(zhì)粉土；第⑨層為卵石層；持力層為第⑥、⑦層。水文情況是：上層滯水埋深為2.3～5.2m，潛水埋深為19.6m。本文著重介紹該工程深基坑垂直外模復(fù)合土釘支護的施工方法。

二、土釘支護簡介

2.1土釘支護的原理

土釘支護是以土釘作為主要受力構(gòu)件的邊坡支護技術(shù)，它通過漿體與土體外界面上的粘結(jié)力，沿土釘全長為基坑邊壁土體提供連續(xù)支護抗力，不僅將欲滑移土體的側(cè)向壓力傳遞給穩(wěn)定土體，同時也對滑移土體進行內(nèi)加固，從而給土體以約束并使其穩(wěn)定。它可以最大限度地利用邊壁土體的自承能力，變土體荷載為支護結(jié)構(gòu)物的一部分。

2.2土釘支護工藝流程

土釘支護工藝流程如圖所示。

三、支護方案選擇

通過對該工程實際情況的考查，現(xiàn)場狹小，地下管線復(fù)雜，對基坑開挖支護限制較大主要有三方面的制約：

1）施工現(xiàn)場范圍內(nèi)無放坡的可能，且無大型施工設(shè)備的工作空間，外墻只能采取單側(cè)支模施工，要求邊坡必須垂直及平整，能夠兼作外墻外模板；

2）周圍建筑物的地下電力、電信等管線復(fù)雜、重要，邊坡位移變形不能超過允許的限值，防止直接或單位破壞地下管線；

3）基坑西側(cè)緊臨底星路，東側(cè)緊靠施工道路，人員密集，施工環(huán)保要求高，基礎(chǔ)施工處于雨季，支護方案必須安全可靠，并減少擾民。

結(jié)合周邊工程采取的支護方案，鑒于《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)范》JCJ120-99第3.3，1條規(guī)定土釘支護基坑深度要求“不宜超過12m”，且工程條件所限，我們提出采用15m深“垂直外模微型樁——土釘支護”施工方案對深基坑進行護坡施工。

四、垂直外模復(fù)合土釘支護設(shè)計與施工

4.1土釘工程

垂直外模復(fù)合土釘支護中的土釘布置，土釘在施工的注漿流程中，要采用加壓注漿，使土釘周圍土體中的空隙充滿水泥漿體，占滿空隙，擠走滯水，改善土性，對土體有加固作用。噴射混凝土面層作用主要是限制土釘之間土體的變形，將土體側(cè)向壓力有效地傳遞給土釘，并調(diào)整相鄰?fù)玲數(shù)氖芰顟B(tài)。同時將土中的地下水很好的封堵在土中，不至于造成地下水的流失及影響基坑其它工序的施工。

土釘設(shè)計原則為：在先期土釘施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上大致確定土釘?shù)拈L度，采用理正深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件FSPW－4進行復(fù)核，據(jù)此對初始值進行修正?？紤]施工過程中施工車輛的行走問題及施工用材料的少量堆載情況，選取地面荷載為20Kn/m2。土釘主要采用Φ20mm的鋼筋,置于Φ80mm鉆孔中,采用強度等級M10的水泥漿或者水泥砂漿注入孔中形成.水泥漿水灰比為0.5,水泥砂漿配合比為1:1.2。

深基坑支護是一個綜合性巖土工程問題，既涉及土力學(xué)中典型的強度與穩(wěn)定問題，又包含了變形問題，同時還涉及到土與支護結(jié)構(gòu)相互作用問題，這些問題又受到工程現(xiàn)場的地質(zhì)、水文、環(huán)境、荷載、天氣等諸多因素的影響。因此，本工程采用動態(tài)設(shè)計與信息施工技術(shù)，由施工過程中的監(jiān)測工序來掌握邊坡的安全穩(wěn)定狀態(tài)，當通過監(jiān)測手段邊坡的位移變化速率超過警戒值時，分析基坑邊壁位移時程曲線，確定其對基坑邊壁穩(wěn)定的影響程度，以便采用限制邊壁位移的應(yīng)急預(yù)案。針對本工程的措施有：對已施工過的土層，根據(jù)情況追加土釘，并且要加長；對于下面的土層，土釘要縮小間距，釘體要加長，增加注漿壓力，并且施以預(yù)應(yīng)力錨桿加以約束。

4.2垂直外模面層噴射混凝土

土釘支護的外模面層的作用主要是限制土釘之間土體的變形，將土體側(cè)向壓力有效地傳遞給土釘，并調(diào)整相鄰?fù)玲數(shù)氖芰顟B(tài)，同時作為外墻側(cè)模板。根據(jù)全長注漿土釘?shù)氖芰Ψ治?，錨頭和面層受力較小，面層厚度不必太厚。由于土釘支護面層作為結(jié)構(gòu)外墻的外模板，須保持較高的表面精度，同時預(yù)留邊坡位移量以保證主體結(jié)構(gòu)尺寸，根據(jù)基坑不同位置及不同深度設(shè)置了不同的預(yù)留位移。四周邊坡預(yù)留位移3cm；基底以上5m范圍內(nèi)預(yù)留位移減少1cm,距陰角5m范圍內(nèi)預(yù)留位移減少1cm。

支護的面層參數(shù)為：單層鋼筋網(wǎng)為φ6.5@200×200；加強鋼筋為φ18@1500×1500（@1200×1200）；噴射混凝土厚度為10cm，強度C20；噴射混凝土配比為：水泥：水：砂：石：1：0.6：2：2；可視具體情況添加速凝劑3%～5%；水泥為P.O32.5，石頭為碎石，砂為中砂。

4.3微型鋼管樁及帽梁

微型鋼管樁在計算中不作考慮，僅作為安全儲備的作用，主要是提高護坡面的表面剛度，它對控制坡面位移、地面沉降、防止土方開挖過程中局部出現(xiàn)坍塌以及控制每層開挖到支護前這段時間內(nèi)的位移、抗傾覆方面都有重要的作用。帽梁主要使整個邊坡及微型鋼管樁形成一個整體。

在基坑?xùn)|、西側(cè)設(shè)計微型鋼管樁，其參數(shù)為：孔徑130mm；樁間距1.5m；樁長約15m，樁底標高為-16.0m（地面去掉1m雜填土后施工）；中心線位置在面層外側(cè)175mm。

鋼管直徑為φ70（δ＝3.8，東側(cè)），φ108（δ＝3.5，西側(cè)）；采用P.O32.5普通硅酸鹽水泥拌制水泥漿，水灰比為0.60；管底注漿，注漿完成后持續(xù)1min后停止灌漿，視漿面下降情況隨時補漿。微型鋼管鉆孔采用套管鉆機成孔，成孔后采用管底注漿法注漿至-5.0m左右，然后拔出套管，下放鋼管，注漿至管頂。

在基坑周圍設(shè)置帽梁一道，增強面層的整體穩(wěn)定性，起到協(xié)調(diào)基坑邊坡變形的作用。由于帽梁內(nèi)側(cè)與土釘?shù)耐饽Ｃ鎸悠烬R，因此帽梁內(nèi)側(cè)的平整度尤為重要。

帽梁參數(shù)確定為：寬×高：400mm×400mm；主筋8φ18，箍筋φ8@200；混凝土強度等級C20。微型鋼管樁進入帽梁300mm，面層壓筋與帽梁主筋通過預(yù)埋鋼筋連接。

4.4錨桿

基坑?xùn)|部設(shè)計錨桿一道，以滿足基坑?xùn)|部交通運輸?shù)男枰⑾趸A(chǔ)對基坑邊坡的影響，控制基坑邊坡變形的設(shè)計范圍以內(nèi)。

錨桿參數(shù):錨桿直徑為100mm,標高為-4.5m；水平間距1.5m；自由段5m；錨固段14m；傾角為5°；鋼絞線為2φ15.24；腰梁為2120a；鎖定荷載150kn。錨桿用水泥漿液的抗壓強度M15，水灰比為0.46，水泥為P.O32.5普通硅酸鹽水泥。注漿壓力不小于0.5MPa。注漿完成后持續(xù)1min后停止灌漿，視漿面下降情況及時補漿。

4.5降水工程

由于上層滯水的存在會對基坑支護產(chǎn)生較大的影響，因此基坑開挖前應(yīng)時進行降水。綜合性價考慮，設(shè)計采用自滲井降水。在基坑四周設(shè)置四口觀測井進行水位觀測。自滲井的是通過鉆孔在原位土體中形成過水通道，將上層滯水通過該通道引滲至下層透水層（圓礫層）中。

自滲井中心線距基坑上口1.5m，直徑為400mm；深16m（進入圓礫層1m）；間距6m；濾料為碎石屑。觀測井直徑為150mm；深18m；井管為φ50鋼管（下部1.5m為花管）；濾料為碎石屑。鉆孔按照設(shè)計方案鉆至設(shè)計標高，進入圓礫層，以便形成過水通道，成孔后立即填濾料，該層為中砂填充，在鉆進至設(shè)計標高后可能出現(xiàn)局部坍塌的現(xiàn)象，需要立即填放濾料。若基坑壁存在殘留水，采用導(dǎo)流管引出。

五、施工效果及監(jiān)測結(jié)果

垂直復(fù)合土釘支護方案在工程實際的施工生產(chǎn)中完全達到了預(yù)期的效果?；舆吰掳踩诮?jīng)過雨季得到很好的檢驗，最大水平位移控制在1‰～2‰左右，小于預(yù)期的3‰～4‰，平整度完全滿足作施工外模的技術(shù)要求。

根據(jù)基坑邊坡位移監(jiān)測結(jié)果。在位移點折線圖的基礎(chǔ)上分別采用線形法、對數(shù)法、多項式法、移動平均法對數(shù)據(jù)進行整理，進行回歸分析，并分別與實際變形比較。

由于位移數(shù)據(jù)為時間序列資料，因此平滑預(yù)測技術(shù)可以將數(shù)據(jù)采集過程中的隨機因素加以過濾，消除波動，取得邊坡變形的主要趨勢。

數(shù)據(jù)分析結(jié)果：①水平位移因開挖順序及支擴結(jié)構(gòu)的不同有明顯差異，說明邊坡的水平位移與土體的應(yīng)力釋放過程及受力結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系；②邊坡位移隨基坑開挖深度增加逐步加大，屬于土體內(nèi)應(yīng)力釋放過程；開挖至基底后一定時期內(nèi)（本工程為15d左右）水平位移依然增加，屬于土體內(nèi)應(yīng)力重新分配；③基坑邊坡位移穩(wěn)定在一個定值附近，定值取決于護坡方案的可靠程度。

六、結(jié)論

垂直外模微型樁——土釘支護正是充分利用各支護構(gòu)件的作用，把它們有機組合，有效承擔(dān)地面施工荷載、控制基坑變形。垂直外模復(fù)合土釘支護具有兩方面的突出優(yōu)點：①不需要留肥槽和放坡面積，最大限度地節(jié)余施工場地；②不需要回填土施工，減少施工工序，可縮短工期。垂直復(fù)合土釘支護造價低廉，與同等條件的護坡樁相比，可節(jié)約造價約30%左右；節(jié)省工期，邊開挖邊支護；適應(yīng)性強、無噪音污染、不擾民，適應(yīng)于環(huán)境復(fù)雜的城市地區(qū)；面層可直接作為結(jié)構(gòu)外模板墻使用，將防水層做在上面，既節(jié)省了工序，又節(jié)約了施工場地，取消了廢槽回填，從技術(shù)和經(jīng)濟的角度都具有很強的競爭力?！?/p>

參考文獻：

[1] 《基坑土釘支護技術(shù)規(guī)程》（CECS96197）；北京, 中國建筑工業(yè)出版社。

[2]秦四海,深基坑工程優(yōu)化設(shè)計[M];中國地震出版社.

作者單位：湖南省西湖建筑集團有限公司