王振東

摘要：建筑基坑工程正朝著深、大、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的方向發(fā)展，因此，其支護(hù)方式不是單一的。而是多種支護(hù)技術(shù)復(fù)合應(yīng)用。本文結(jié)合昆明地區(qū)某工程項(xiàng)目實(shí)例對(duì)復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)在軟土地區(qū)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：復(fù)合土釘;支護(hù)技術(shù)；深基坑
1 引言
土釘支護(hù)作為一種原位土體的加筋技術(shù)，在土體發(fā)生變形的情況下通過(guò)接觸界面的粘結(jié)力給土體以約束加固使其穩(wěn)定，其作用效果主要依賴(lài)于土體本身的力學(xué)強(qiáng)度，因此一般不宜用于軟土地區(qū)基坑支護(hù)工程。對(duì)此，《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-99)建議土釘支護(hù)的應(yīng)用范圍是“基坑側(cè)壁安全等級(jí)宜為二、三級(jí)的非軟土場(chǎng)地”。
但隨著復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)的出現(xiàn)和研究水平的進(jìn)步，該技術(shù)不僅在支護(hù)深度、基坑面積和周邊環(huán)境的復(fù)雜性等方面在原有土釘支護(hù)技術(shù)上進(jìn)行了擴(kuò)展，同時(shí)，復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)在軟土地區(qū)的應(yīng)用也是重要的研究方向。本文通過(guò)工程實(shí)例，對(duì)此進(jìn)行分析研究。
2 工程概況
2.1 工程簡(jiǎn)介
昆明某工程項(xiàng)目含七棟高層住宅樓(32～33層/地下2層);酒店(28層/地下2層)、公寓(32層/地下2層)、寫(xiě)字樓(22層/地下2層)以及其它附屬商業(yè)設(shè)施等。整個(gè)場(chǎng)區(qū)地下部分設(shè)三層地下車(chē)庫(kù)。基坑深度6.35～13.75m。
2.2工程地質(zhì)情況
依據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，場(chǎng)地地形基本平坦，基坑開(kāi)挖影響范圍內(nèi)場(chǎng)地地層主要分布如下:
①1雜填土:雜色，濕，松散狀態(tài)，土質(zhì)不均，以建筑垃圾和工業(yè)垃圾為主，該層在場(chǎng)區(qū)內(nèi)普遍分布。
①2素填土:雜色，軟塑狀態(tài)，土質(zhì)不均，結(jié)構(gòu)雜亂，以粘性土為主，該層在場(chǎng)區(qū)內(nèi)普遍分布，填墊時(shí)間不超過(guò)10年，層厚0.5～5.2m。
②11粉質(zhì)粘土:灰黃色，可塑狀態(tài)，土質(zhì)較均，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)為6～8擊，層厚0.8～3.4m。
②12粘土:灰黃色，可塑狀態(tài)，土質(zhì)較均，底部夾粉土薄層，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)為5～12擊，層厚1.0～3.4m。
③1粉土:灰色，濕，中密狀態(tài)，土質(zhì)較均，夾粉質(zhì)粘土薄層，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)為10～24擊，層厚3.7～5.3m。
③2粉質(zhì)粘土:灰色，軟塑狀態(tài)，土質(zhì)較均，層厚4.1～5.6m。
④粉質(zhì)粘土:灰黃～褐黃色，可塑狀態(tài)，土質(zhì)較均，層厚2.8～3.1m。
⑤1粉質(zhì)粘土:黃褐色，可塑狀態(tài)，土質(zhì)較均，夾粉土薄層，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)為12～26擊，層厚5.7～7.3m。
⑤2粉土:黃褐色，濕，密實(shí)狀態(tài)，土質(zhì)較均。標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)為37～50擊。
在勘察深度范圍內(nèi)地下水為潛水～ 微承壓水，勘察期間場(chǎng)區(qū)地下水靜止水位埋深為1.1～ 2.2m。
3 基坑工程設(shè)計(jì)
3.1 基坑支護(hù)方案的比較
基坑長(zhǎng)約300m，寬約150m，按照業(yè)主開(kāi)發(fā)計(jì)劃，分期分區(qū)域進(jìn)行開(kāi)挖，首先進(jìn)行基坑南側(cè)的開(kāi)挖與支護(hù)。基坑支護(hù)方案如采用天津地區(qū)常用的地下連續(xù)墻和內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)體量巨大且需進(jìn)行整體開(kāi)挖，經(jīng)濟(jì)性不佳;如采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)，可滿(mǎn)足分區(qū)開(kāi)挖支護(hù)的要求，但也面臨造價(jià)較高的問(wèn)題。根據(jù)以上情況，決定采用復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，在施工時(shí)間和空間的安排上更為靈活。本次基坑開(kāi)挖支護(hù)范圍為基坑南側(cè)4-4剖面(圖1)。

圖1 復(fù)合土釘墻支護(hù)剖面
3.2 基坑隔水/排水
場(chǎng)區(qū)地下水位較高，采取適當(dāng)?shù)母羲?排水方案對(duì)基坑的穩(wěn)定至關(guān)重要。
首先，采用三軸水泥土攪拌樁形成止水帷幕阻隔基坑外地下水，攪拌樁深入到⑤1層粉質(zhì)粘土下一定深度，滿(mǎn)足坑底抗?jié)B穩(wěn)定和承壓水抗?jié)B穩(wěn)定要求。
其次，對(duì)坑內(nèi)土體采用管井降水，井深20/23m，共布井123口。在止水帷幕外側(cè)設(shè)置觀測(cè)井，井深15m，共布井18口，隨時(shí)觀測(cè)坑外地下水變化情況。必要時(shí)采取回灌措施。
另外，對(duì)于坑壁滲水，在噴射混凝土面層上增設(shè)排水管。同時(shí)為避免地面水流入基坑及有效排除局部積水，在邊坡頂及每層臺(tái)階坡腳處設(shè)置排水明溝。
3.3基坑支護(hù)設(shè)計(jì)
按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程(JGJ120-99)》嚴(yán)格計(jì)算，復(fù)合土釘墻支護(hù)剖面設(shè)計(jì)圖1。
4  基坑施工難點(diǎn)
在進(jìn)行土釘施工中發(fā)現(xiàn)，由于土體含水量較大，特別是雜填土和素填土層中，厚度4.1～5.6m的③2軟塑粉質(zhì)粘土難以將土柱帶出，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況將普通鋼筋土釘?shù)乳L(zhǎng)替代為鋼花管土釘。對(duì)鋼花管土釘承載力進(jìn)行隨機(jī)抽樣檢測(cè)，均達(dá)到了設(shè)計(jì)承載力要求。
本次工程部分土釘需要穿越止水帷幕，易造成土釘孔口出現(xiàn)滲漏，為了防止地下水滲漏引起土體流失進(jìn)而局部地面下沉，對(duì)土釘注漿孔口采取了多次補(bǔ)漿的措施，保證孔口漿液飽滿(mǎn)，此外對(duì)于部分滲透水量較大、封堵較難的土釘孔采用堵漏劑進(jìn)行封堵，保證止水帷幕后地下水位的穩(wěn)定。對(duì)于孔口標(biāo)高低于止水帷幕外地下水位標(biāo)高的土釘，由于地下水水頭影響，水泥漿液注入較為困難，采取壓力注漿并嚴(yán)格要求孔底注漿，保證注漿壓力不小于1MPa。對(duì)土釘承載力進(jìn)行隨機(jī)抽樣檢測(cè)，均達(dá)到了設(shè)計(jì)承載力要求。
此外，對(duì)于軟土地區(qū)的復(fù)合土釘墻支護(hù)，需合理確定施工段長(zhǎng)度，待前一段土釘及噴射混凝土施工完畢后方可開(kāi)挖下一施工斷面，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，每一施工段長(zhǎng)度限制為不大于10m;此外還局部調(diào)整了工藝順序，先進(jìn)行修坡、編鋼筋網(wǎng)和噴射混凝土施工，待支護(hù)結(jié)構(gòu)有一定面層強(qiáng)度后再施工土釘，防止局部流土等不利情況的發(fā)生。
對(duì)于預(yù)應(yīng)力錨桿，較高的張拉荷載可減小基坑水平位移，但對(duì)于抗剪強(qiáng)度較低的止水帷幕，受到較大水平力時(shí)容易出現(xiàn)斷裂并影響隔水效果，本工程錨桿加載到100kN后直接進(jìn)行鎖定。
5 基坑監(jiān)測(cè)與分析
5.1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)
在基坑開(kāi)挖及后期使用過(guò)程中，從2008年5月8日～2008年11月22日對(duì)基坑水平位移和周邊地面沉降進(jìn)行了持續(xù)時(shí)間為198d的監(jiān)測(cè)，基坑水平位移有效控制在設(shè)計(jì)要求的30mm以?xún)?nèi)，監(jiān)測(cè)結(jié)束時(shí)最大水平位移為16.12mm;基坑地面沉降有效控制在設(shè)計(jì)要求的30mm以?xún)?nèi)，監(jiān)測(cè)結(jié)束時(shí)最大地面沉降量為6.84mm。圖2～4為部分觀測(cè)點(diǎn)的基坑水平位移-觀測(cè)時(shí)間的變化。

圖2 Sp12 觀測(cè)點(diǎn)基坑水平位移-觀測(cè)時(shí)間的變化圖

圖3 Sp13 觀測(cè)點(diǎn)基坑水平位移-觀測(cè)時(shí)間的變化圖

圖4 Sp15 觀測(cè)點(diǎn)基坑水平位移-觀測(cè)時(shí)間的變化圖
5.2 數(shù)據(jù)分析
通過(guò)對(duì)變形監(jiān)測(cè)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并將數(shù)據(jù)與施工記錄進(jìn)行比對(duì)后發(fā)現(xiàn)，基坑無(wú)明顯的變形規(guī)律。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，預(yù)應(yīng)力錨桿作用后基坑變形速率均出現(xiàn)降低趨勢(shì)。
6 結(jié)束語(yǔ)
復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)在本工程的成功應(yīng)用，關(guān)鍵在于選取合理的設(shè)計(jì)參數(shù)及采用有效的施工措施，此外還應(yīng)考慮以下因素對(duì)基坑整體穩(wěn)定的貢獻(xiàn):
進(jìn)行基坑整體及局部穩(wěn)定性計(jì)算的時(shí)候，沒(méi)有考慮三軸水泥土攪拌樁的作用。攪拌樁本身有一定的抗剪強(qiáng)度，在基坑開(kāi)挖的過(guò)程中，攪拌樁不僅阻隔外部地下水，也起到了超前支護(hù)的作用，保證土釘及面層在施工時(shí)的安全;另外，攪拌樁的存在提高了復(fù)合土釘墻的面層剛度，對(duì)基坑穩(wěn)定有利。另外需要注意的是，本次工程雖位于軟土地區(qū)，但場(chǎng)區(qū)土體經(jīng)過(guò)了數(shù)十年的正常固結(jié)，考慮地基應(yīng)力歷史的影響，土體自身的抗剪強(qiáng)度對(duì)基坑穩(wěn)定起了至關(guān)重要的影響。
本工程對(duì)復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)在軟土地區(qū)的應(yīng)用進(jìn)行了有益嘗試，取得了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但該技術(shù)的成功應(yīng)用是在一系列有利條件的支撐下取得的。今后對(duì)于該技術(shù)在軟土地區(qū)的使用仍需謹(jǐn)慎并充分考慮各種不利因素的影響。
［參考文獻(xiàn)］
［1］JGJ120-99，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.
［2］陳肇遠(yuǎn)，崔京浩.土釘支護(hù)在基坑工程中的應(yīng)用［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997.