葉逢春 邢玉芳 封 棋

(中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江杭州 310014)

0 引言

復(fù)合土釘墻是近年來(lái)在土釘墻基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型支護(hù)結(jié)構(gòu)。該工法將土釘墻與水泥攪拌樁、高壓旋噴樁、鉆孔灌注樁、各類微型樁、預(yù)應(yīng)力錨桿等結(jié)合起來(lái)，根據(jù)具體的工程條件、周邊環(huán)境及地質(zhì)情況進(jìn)行組合，形成復(fù)合基坑支護(hù)的一種技術(shù)。復(fù)合土釘墻彌補(bǔ)了一般土釘墻的變形位移大、占地面積大等眾多缺陷和使用限制，極大地?cái)U(kuò)展了土釘墻技術(shù)的應(yīng)用范圍。

復(fù)合土釘墻技術(shù)具有安全可靠、造價(jià)低、工期短、使用范圍廣等特點(diǎn)，獲得了越來(lái)越廣泛的工程應(yīng)用。

1 工程概況

擬建工程位于杭州市余杭區(qū)，場(chǎng)地現(xiàn)狀為空地，四周為已建道路。地下室外墻距離道路紅線最小為7.0 m。道路下均埋有一些市政管線，周邊環(huán)境復(fù)雜?；悠矫娉叽鐬?14 m×213 m，基坑開(kāi)挖深度為5.80 m。

擬建場(chǎng)區(qū)上部為新近淤、堆積的填土和海相沉積的淤泥質(zhì)軟土層，中部為陸相沉積的粘土層，底部為風(fēng)化基巖。

基坑開(kāi)挖深度及圍護(hù)樁長(zhǎng)涉及深度范圍內(nèi)的土層分布自上而下為:

①-1層雜填土:灰、灰黃色，以粘性土為主，混碎石、磚塊等建筑垃圾及生活垃圾，成分復(fù)雜，結(jié)構(gòu)松散。層厚0.60 m～5.30 m。

③-2層淤泥質(zhì)粘土:灰色，流塑，含腐殖質(zhì)及少量有機(jī)質(zhì)，局部為淤泥或淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，搖振反應(yīng)無(wú)，干強(qiáng)度低，韌性低，切面光滑，靈敏度高，高壓縮性。層厚0.30 m～7.20 m。

④層粉質(zhì)粘土:灰黃、褐黃色，局部層頂位置呈灰綠色，可塑～硬可塑，含鐵錳質(zhì)，搖振反應(yīng)無(wú)，干強(qiáng)度高，韌性中等，切面稍有光澤，中等壓縮性。層厚4.10 m～12.20 m。

各土層物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 各土層物理力學(xué)指標(biāo)表

2 支護(hù)方案

2.1 工程特點(diǎn)

綜合分析本工程的基坑形狀、面積、開(kāi)挖深度、地質(zhì)條件及周圍環(huán)境，基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)具有以下幾個(gè)特點(diǎn):

1)本基坑工程平面尺寸大，采用鋼筋混凝土內(nèi)支撐，工程造價(jià)高，施工速度慢;

2)本基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，道路紅線與地下室外墻距離小，道路管線多，基坑變形要求高，不具備放坡或土釘墻支護(hù)條件;

3)基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)淤泥質(zhì)粘土較厚，對(duì)邊坡整體穩(wěn)定不利;

4)本基坑開(kāi)挖深度較大。

2.2 支護(hù)方案

根據(jù)對(duì)本工程的特點(diǎn)分析，通過(guò)對(duì)幾種支護(hù)方案的比選，最終確定采用復(fù)合土釘墻方案，即雙排深層攪拌樁+土釘墻+鉆孔灌注樁。支護(hù)參數(shù)如下:

1)深層水泥攪拌樁φ600@400，樁長(zhǎng)9.70 m(按進(jìn)入④粉質(zhì)粘土層1.0 m控制);

2)土釘設(shè)置4排，長(zhǎng)度11 m～13 m，采用打入式高壓注漿鋼管土釘(φ48 ×3.0);

3)水泥攪拌樁內(nèi)插鉆孔灌注樁，灌注樁直徑600，間距為2.0 m，樁長(zhǎng)為11.0 m。

具體支護(hù)典型剖面如圖1所示?，F(xiàn)場(chǎng)施工情況如圖2所示。

圖1 復(fù)合土釘墻支護(hù)方案

圖2 現(xiàn)場(chǎng)施工情況

3 有限元分析

3.1 模型建立

采用Plaxis有限元軟件進(jìn)行二維數(shù)值模擬，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用理想彈塑性Mohr-Coulomb模型，該模型屈服函數(shù)表達(dá)為:

其中，σ1，σ3分別為最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力;c，φ分別為內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角。當(dāng)fs＞0時(shí)，材料將發(fā)生剪切破壞。

3.2 邊界條件

二維分析時(shí)模型尺寸取30 m(X方向)×20 m(Y方向)，模型底部的約束條件為水平、豎直方向都固定;模型四周約束條件為水平方向固定，豎直方向自由。模型如圖3所示?；娱_(kāi)挖至坑底網(wǎng)格變形圖見(jiàn)圖4。

圖3 模型示意圖

圖4 基坑開(kāi)挖至坑底網(wǎng)格變形圖

3.3 模擬結(jié)果

通過(guò)Plaxis有限元軟件進(jìn)行二維分析，復(fù)合土釘墻的水平位移主要發(fā)生在基坑坑底附近，最大水平位移為28 mm，與普通復(fù)合土釘墻(不插灌注樁)相比，其水平位移最大點(diǎn)下移，且位移可控，這主要是由于鉆孔灌注樁與水泥攪拌樁共同作用，抗彎剛度增加，從而改變了基坑邊壁水平位移的分布形式。基坑水平位移如圖5，圖6所示。

圖5 模型水平位移圖

圖6 A—A剖面水平位移圖

地面沉降沿坑邊向外呈曲線分布。隨著開(kāi)挖深度的增加，地面的沉降值和分布范圍逐漸增大，沉降曲線呈凹形，形成沉降槽。最大沉降點(diǎn)位于水泥土攪拌樁后一定距離處，其后沉降量隨距坑邊距離增大而逐漸減小。

基坑豎直位移如圖7，圖8所示。

4 基坑變形監(jiān)測(cè)

本基坑于2012年5月～9月完成支護(hù)及開(kāi)挖工作。在施工期間對(duì)坡體位移(用測(cè)斜管測(cè)斜)及基坑周邊地面位移(水平位移及沉降)進(jìn)行了較全面的工程監(jiān)測(cè)。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，至2012年9月底(基坑開(kāi)挖至坑底)，本剖面周邊地面沉降為26 mm，水平位移為24 mm。測(cè)斜管監(jiān)測(cè)的深層土體位移最大為28 m，位于基坑坑底附近，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果較為一致?；臃€(wěn)定情況良好，且在設(shè)計(jì)控制范圍之內(nèi)。

圖7 模型豎直位移圖

圖8 B—B剖面豎直位移圖

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)Plaxis有限元軟件對(duì)復(fù)合土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行二維數(shù)值分析，同時(shí)結(jié)合基坑變形監(jiān)測(cè)成果，得到以下初步結(jié)論:

1)復(fù)合土釘墻(雙排深層攪拌樁+土釘墻+鉆孔灌注樁)支護(hù)方案應(yīng)用在杭州軟土地區(qū)經(jīng)濟(jì)可行，變形可控，能較好解決軟土地區(qū)基坑支護(hù)難題。

2)采用有限元法計(jì)算復(fù)合土釘墻位移是合理的，同時(shí)也能滿足工程設(shè)計(jì)的要求。

3)在基坑較深(坑深大于6.0 m)，軟土較厚時(shí)，采用復(fù)合土釘墻內(nèi)插鉆孔灌注樁，可有效解決基坑整體穩(wěn)定問(wèn)題并減小土體位移。

4)對(duì)于復(fù)合土釘墻內(nèi)插灌注樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)有限元法的計(jì)算結(jié)果證明水泥攪拌樁對(duì)側(cè)向土壓力起分擔(dān)作用，且最大位移一般在基坑坑底附近，與基坑變形監(jiān)測(cè)資料相符。

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