12米深基坑土釘支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

1、12米深基坑土釘支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用宗和青（江蘇省江建集團(tuán)有限公司）提要：本文摘要介紹了深基坑土釘支護(hù)技術(shù)的運(yùn)用，闡述了從設(shè)計(jì)方案到施工中難點(diǎn)對(duì)策以及確保土釘墻穩(wěn)定的安全測(cè)試。一、概述隨著我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)的速度和力度加大，西寧高層建筑越來(lái)越多，建筑物基礎(chǔ)也越建越深，對(duì)深基坑的開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)也提出新的要求，西寧在2000年以前高層較少，基礎(chǔ)開(kāi)挖深度較淺，所以基礎(chǔ)支護(hù)多以放坡開(kāi)挖或懸臂式樁支護(hù)為主，隨著高層逐年增多，基坑開(kāi)挖逐漸加深，且城市建筑密度日趨增大，基坑支護(hù)再以放坡開(kāi)挖或懸臂式樁支護(hù)已不再經(jīng)濟(jì)并難以滿足要求。從而基坑支護(hù)采用土釘支護(hù)技術(shù)。其技術(shù)給深基坑的開(kāi)挖帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，因?yàn)樵摷夹g(shù)

2、不需要獨(dú)立的施工工期，可以隨挖土方同步施工，施工速度快且經(jīng)濟(jì)，故在西寧地區(qū)推廣較快。本文通過(guò)西寧某工程實(shí)例，對(duì)土釘支護(hù)在西北地區(qū)，尤其是西寧的施工方法技術(shù)進(jìn)行介紹。二、工程概況青海省電力公司調(diào)度通訊樓及住宅樓位于青海省西寧市勝利路87號(hào)，通訊樓26層，住宅樓32層，裙樓為5層，兩層地下室，基坑為不規(guī)則5邊形，基坑周長(zhǎng)為415米，最長(zhǎng)邊為87米，基坑標(biāo)高分別為-11.8米、-12米，由于該場(chǎng)地南高北低，高差為2米，支護(hù)深度為11.8米、10米兩種，其中11.8米的部位長(zhǎng)度為87米。該基坑北側(cè)相距三層建筑物住房約3米，西側(cè)距新寧路約15米遠(yuǎn)，東側(cè)距洋嘉房地產(chǎn)辦公樓約8米，南側(cè)情況較為復(fù)雜，南側(cè)東段

3、距基坑1米處為簡(jiǎn)易一層平房，中段距離基坑1.5米處為7層磚混建筑物，西段距基坑6米處為7層磚混建筑物，基坑平面及周圍環(huán)境如圖1所示。圖1 基坑總平面圖三、場(chǎng)地工程地質(zhì)條件根據(jù)地勘，本擬建場(chǎng)地有素填土、濕陷性黃土狀土、飽和黃土狀土、卵石、第三系泥巖等組成。詳述土層特征如下：-1素填土：紅褐色、褐灰色，稍濕，松散-稍密。厚度0.30-2.80米不等。-2雜填土：僅分布于擬建場(chǎng)地的北面中，其成分以建筑垃圾為主。厚度2.40-3.30米不等。-1濕陷性黃土狀土：上部為褐紅色、中部為灰綠色、下部為褐灰色，其成分以粉土、粉質(zhì)粘土為主，屬中壓縮性土，具濕陷性。埋深0.20-3.30米，層厚1.10-4.00

4、米。-2飽和黃土狀土：灰綠色-褐灰色，其成分以粉土、粉質(zhì)粘土為主，屬中壓縮性土，不具濕陷性。埋深2.50-4.00米，層厚0.40-1.60米。-1卵石：中密，其成分以卵石為主占全重的51.8-70.2% ，充填物為礫粒、砂粒為主。該層埋深3.70-5.60米,厚度為0.70-4.20米。-1強(qiáng)風(fēng)化泥巖：褐紅色，稍濕，硬塑-堅(jiān)硬。其成分以粘土為主，次為粉粒，還少量沙粒及碎屑礦物。呈強(qiáng)風(fēng)化。該層埋深5.30-8.80米，厚度為1.70-3.70米。-2中風(fēng)化泥巖含膏泥巖：褐紅色-灰綠色，屬極軟巖石。該層埋深7.50-10.50米，控制厚度為14.8-17.40米。場(chǎng)地水文地質(zhì)條件：場(chǎng)地有地下水揭

5、露，初見(jiàn)水位和穩(wěn)定水位埋深在3.50-5.25米，屬孔隙性潛水，無(wú)承壓。含水層為第四系全新統(tǒng)沖洪積的卵石層，含水層厚度為1.20-3.45米，流向由南向北和由西向東，湟水河河水補(bǔ)給地下水。根據(jù)以上土質(zhì)情況的分析，地下水位上為飽和黃狀土，地下水位下為卵石及第三系泥巖，采用邊基坑開(kāi)挖也采用土釘支護(hù)的方式進(jìn)行基坑圍護(hù)，經(jīng)濟(jì)適用并穩(wěn)定可靠。四、基坑支護(hù)及降水方案1、基坑設(shè)計(jì)原則及依據(jù)根據(jù)基坑土釘支護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)程（SECS96:97）、土釘（噴錨網(wǎng)）支護(hù)設(shè)計(jì)與施工及建設(shè)單位提供的擬建場(chǎng)地勘查報(bào)告，本著確?；影踩€(wěn)定的條件下，盡量降低工程費(fèi)用；保證工程安全，減小對(duì)周邊環(huán)境的影響；施工工藝簡(jiǎn)便可行，盡量縮短施

6、工工期。2、基坑特點(diǎn)分析該基坑主要有以下特點(diǎn)：（1）基坑開(kāi)挖面積大且深，開(kāi)挖面積約8000平方，最大實(shí)際開(kāi)挖深度為11.8米，同時(shí)由于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地不平整，南高北低造成基坑內(nèi)各片開(kāi)挖支護(hù)深度不一。（2）基坑地處西寧主干道交匯處，且相鄰建筑物等環(huán)境比較復(fù)雜。（3）基坑地下水水位于-3.5-5.25米處，其含水層為卵石層，厚度為1.23.45米，卵石層埋深為5.6-6.5米，隔水層為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，單獨(dú)采用管井降水，無(wú)法滿足基坑無(wú)水要求。故基坑降水方式選用管井井點(diǎn)與泥巖頂部明排相結(jié)合的降水方式。3、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)（1）基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算：本基坑支護(hù)坡度按2.2m考慮，即上部7m按1:0.1放坡，中間設(shè)寬約1m的

7、截水溝，下部5m仍按1:0.1放坡（見(jiàn)圖2），計(jì)算簡(jiǎn)化為統(tǒng)一坡度斜面?？紤]到擬建建筑物地質(zhì)條件較為平均，在設(shè)計(jì)計(jì)算上有一致性，故采用統(tǒng)一剖面對(duì)其進(jìn)行基坑邊坡穩(wěn)定性計(jì)算（天然土體穩(wěn)定性和加固后的土體穩(wěn)定性計(jì)算），主要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題： a. 基坑四周荷載取15KN/m2。b. 基坑開(kāi)挖涉及各地層厚度可簡(jiǎn)化取值，土力學(xué)參數(shù)取值（見(jiàn)表1）。c. 計(jì)算安全等級(jí)取值為一級(jí)。表1土力學(xué)參數(shù)表參 數(shù) 地 層（KN/m3）C(KPa)(°)H(m) 粉 土17.016.024.04.2卵 石21.05.040.02.8泥質(zhì)頁(yè)巖20.028.030.05.0計(jì)算模型采用a.基坑邊坡潛在滑移面按坡腳圓弧

8、進(jìn)行分析；b.考慮土體為變形體，土釘同時(shí)受拉力和剪力作用；c.計(jì)算極限平衡條件下所需總錨固力和總不平衡力矩；d.分析基坑邊壁的局部穩(wěn)定性、整體穩(wěn)定性和施工過(guò)程穩(wěn)定性。根據(jù)上述計(jì)算模型及土力學(xué)參數(shù)進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。支護(hù)前安全穩(wěn)定系數(shù)分別為0.8，不穩(wěn)定；支護(hù)后安全穩(wěn)定系數(shù)分別為1.2，穩(wěn)定。圖2 基坑支護(hù)剖面圖（2）基坑支護(hù)設(shè)計(jì)雖然基坑的深度不統(tǒng)一，但是擬建場(chǎng)地土層分布均勻，故設(shè)計(jì)上按一個(gè)剖面設(shè)計(jì)，根據(jù)地質(zhì)條件，在土層中采用密排土釘，增加側(cè)向支護(hù)抗力，限制地表變形，考慮到地下管線一般埋深為1.5米左右，第一排土釘設(shè)計(jì)深度為1.6米，由于土層厚度為4.2米，故第二、三排設(shè)計(jì)排距為1.3米； 第一排土

9、釘按9.0米、10.0米間隔施工，以有效消除應(yīng)力集中，破壞邊坡深層滑移線；在基坑支護(hù)中第四排加豎向微型鋼管，形成復(fù)合土釘支護(hù)，以有效防止截水溝對(duì)上部坡腳的侵蝕，在第五排采用加密土釘（間距為1.2米），以防止排水溝對(duì)下部坡肩侵蝕。錨桿頭采用單、雙橫筋通長(zhǎng)連接以提高整體剛度。（3）基坑降水設(shè)計(jì)基坑降水方式選用管井井點(diǎn)與泥巖頂部明排相結(jié)合的降水方式。（見(jiàn)圖3、4）圖3 基坑降水井平面布置圖圖4 降水系統(tǒng)剖面圖五、基坑支護(hù)施工基坑支護(hù)工程流程如下：清理邊坡制作鋼筋網(wǎng)制作土釘成 孔鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)焊接加強(qiáng)鋼筋拌 料噴射混凝土安放土釘注 漿 （1）清理修坡：挖掘機(jī)開(kāi)挖應(yīng)離邊坡灰線200mm，余下部分采用人工修坡

10、，以保證開(kāi)挖過(guò)程少擾動(dòng)邊坡壁的原狀土，一次開(kāi)挖深度為錨桿的設(shè)計(jì)層間距加0.50-0.70米，正面寬度不宜超過(guò)20.0米。（2）成孔：按設(shè)計(jì)所確定的孔位、孔徑、孔深及傾斜度成孔。在土層上成孔采用洛陽(yáng)鏟，在卵石和泥巖中成孔采用CHJ-100B沖擊器。（3）注漿：采用壓力泵漿1：1的水泥砂漿注入錨孔，注漿時(shí)先高速低壓從孔底注漿，當(dāng)水泥砂漿從孔口溢出后，再低速高壓從孔口注漿。注漿壓力為0.6-0.8MPa。（4）編網(wǎng)、焊加強(qiáng)筋：支護(hù)護(hù)面網(wǎng)筋為6.5 200×200，爾后根據(jù)設(shè)計(jì)用單、雙通筋將同排錨桿頭相連。（5）噴射混凝土：噴射砼厚度為8cm，強(qiáng)度為C20。噴射砼配比為：水泥與砂漿重量比為1

11、：2：2，水灰比宜為0.40.45，根據(jù)地質(zhì)條件的不同，增加添加劑。六、施工中的難點(diǎn)及對(duì)策 在施工過(guò)程中，基坑南側(cè)七層樓下無(wú)法按原方案施工，因?yàn)槠浠A(chǔ)埋深較深，根據(jù)前期利用洛陽(yáng)鏟對(duì)南側(cè)住宅樓基礎(chǔ)埋深的探測(cè)，約為4.0米左右，由于土層厚度為4.2米，可認(rèn)為該住宅樓基礎(chǔ)座落在卵石層上。故在設(shè)計(jì)上作以下變動(dòng)：（1）由于住宅樓對(duì)土體的側(cè)向壓力基本上可以不予考慮，故第一、二排土釘只要施工到住宅樓邊緣即可，在二、三排之間采用"人"字型斜支撐以提高短錨桿的群錨效應(yīng)； （2）第三排土釘按9.0米、8.0米間隔施工，以有效消除應(yīng)力集中，破壞邊坡深層滑移線；同時(shí)施工豎向微型樁與橫向土釘相連，形

12、成穩(wěn)固的角支撐，達(dá)到穩(wěn)定的施工安全要求； （3）在第五排增加一排豎向微型樁。圖5南側(cè)支護(hù)變更剖面圖七、基坑水平位移監(jiān)測(cè)與分析基坑開(kāi)挖支護(hù)是一項(xiàng)綜合性的巖土工程問(wèn)題。它既涉及土力學(xué)中典型的強(qiáng)度和穩(wěn)定問(wèn)題，又與變形問(wèn)題密切相關(guān)，同時(shí)還涉及土與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用問(wèn)題。 基坑在開(kāi)挖過(guò)程中受多種因素的影響，而且是復(fù)雜多變的。如側(cè)向土壓力、土釘內(nèi)力、土體應(yīng)力應(yīng)變、實(shí)際土質(zhì)參數(shù)、臨時(shí)堆載等。這就產(chǎn)生設(shè)計(jì)結(jié)果與實(shí)際狀況的差別，故土釘支護(hù)監(jiān)測(cè)是支護(hù)設(shè)計(jì)中的重要組成部分。通過(guò)監(jiān)測(cè)，可隨時(shí)掌握基坑周邊環(huán)境的變化，以及支護(hù)土體的穩(wěn)定狀態(tài)、安全程度和支護(hù)效果，為設(shè)計(jì)和施工提供信息。通過(guò)信息反饋體系，可及時(shí)修改支護(hù)參數(shù)、改

13、善施工工藝、預(yù)防事故發(fā)生。本基坑在每個(gè)支護(hù)段中部位置設(shè)位移、沉降觀測(cè)點(diǎn)各一個(gè)。在支護(hù)施工階段，每點(diǎn)每天監(jiān)測(cè)23次，若發(fā)現(xiàn)邊坡不穩(wěn)定時(shí)或有險(xiǎn)情時(shí)隔12h監(jiān)測(cè)一次。停止施工階段，若邊坡穩(wěn)定可13天檢測(cè)一次?；娱_(kāi)挖完畢，變形趨于穩(wěn)定的情況下監(jiān)測(cè)逐步停止。監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括以下監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：1、基坑支護(hù)頂部水平位移監(jiān)測(cè)；2、基坑支護(hù)頂部沉降監(jiān)測(cè)；3、周邊建筑物傾斜監(jiān)測(cè)；4、周邊建筑物及公用設(shè)施的沉降監(jiān)測(cè)；5、目測(cè)巡視。圖6基坑位移觀測(cè)點(diǎn)布置圖（1）位移觀測(cè)結(jié)果：表2位移觀測(cè)表點(diǎn) 位345678910最大變形量（MM）3.02.02.03.01.02.01.01.0備 注基坑變形量不得大于0.003H（H=基坑

14、高度）（2）結(jié)果分析：通過(guò)觀測(cè)，可以得出結(jié)論，基坑為安全的。八、土釘拉拔試驗(yàn)根據(jù)土釘支護(hù)規(guī)范要求，檢驗(yàn)土釘?shù)氖芰η闆r，對(duì)基坑土釘進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，從而對(duì)基坑安全做出評(píng)定。采用ML-seriel錨桿拉力計(jì)（M130型）進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，從基坑土釘中隨機(jī)抽取5個(gè)點(diǎn)，編號(hào)為1-5號(hào)。該土釘拉拔試驗(yàn)為設(shè)計(jì)強(qiáng)度內(nèi)檢驗(yàn)試驗(yàn)，不同于土釘破壞性試驗(yàn)，即采用加載到設(shè)計(jì)強(qiáng)度及停止試驗(yàn)的方式。因此，根據(jù)土釘長(zhǎng)度對(duì)1-5號(hào)點(diǎn)進(jìn)行加載試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求。表3 拉拔試驗(yàn)結(jié)果表土釘拉拔試驗(yàn)技 術(shù) 指 標(biāo)土釘設(shè)計(jì)拉拔強(qiáng)度(Kpa)70土釘孔徑(mm)100土釘單位長(zhǎng)度拉拔力(KN/m)21.98土釘單位長(zhǎng)度拉伸量3試 驗(yàn) 情 況項(xiàng)目試點(diǎn)1試點(diǎn)2試點(diǎn)3試點(diǎn)4試點(diǎn)5試點(diǎn)6土釘長(zhǎng)度(m)10101188土釘拉拔力(KN)211.8206.9226.6197.0197.0土釘拉伸長(zhǎng)度(mm)8.7517.5613.0315.3810.38土釘單位長(zhǎng)度拉拔力(KN/m)21.1820.6920.624.624.6土釘單位長(zhǎng)度拉伸量0.8751.761.181.921.30土釘拉拔強(qiáng)度評(píng)定結(jié)論該批土釘拉拔強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，評(píng)定為：合格。九、總結(jié)采用土釘支護(hù)有如下優(yōu)點(diǎn)：1、造價(jià)低。與