【摘要】本文依據(jù)中國鐵建·龍沐灣一號(hào)項(xiàng)目二期基坑支護(hù)方案及勘察設(shè)計(jì)院出具的合格的勘察地址報(bào)告，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形地貌及水文條件，綜合比選支護(hù)方案，制定了掛網(wǎng)噴射混凝土的復(fù)合土釘墻支護(hù)方案，本文介紹了復(fù)合土釘墻的深基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)方案在房屋建筑工程中的應(yīng)用，節(jié)約了施工成本，滿足了現(xiàn)場(chǎng)的施工進(jìn)度要求。

【關(guān)鍵詞】基坑支護(hù);噴錨網(wǎng);深基坑;土釘墻

1、工程概述及研究背景

本文結(jié)合中國鐵建·龍沐灣C區(qū)項(xiàng)目二期工程實(shí)際情況，簡單介紹了深基坑支護(hù)技術(shù)在本工程中的方案設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用，通過對(duì)項(xiàng)目地質(zhì)勘查報(bào)告的分析、深基坑支護(hù)承載力的計(jì)算以及基坑支護(hù)的現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，從而完成工程深基坑支護(hù)方案的確定，提高了施工質(zhì)量，加快了施工進(jìn)度。

海南龍沐灣C區(qū)項(xiàng)目二期用地面積約104畝，總建筑面積約90469.68m2，場(chǎng)地距離海邊約200m。項(xiàng)目二期包含2棟15F住宅樓（編號(hào)1#樓，4#樓），1#樓、4#樓結(jié)構(gòu)類型為剪力墻結(jié)構(gòu)，擬采用預(yù)制混凝土樁基礎(chǔ);擬建4棟15F住宅樓（1#樓～4#樓）設(shè)一層整體地下室，深度約6.0m，項(xiàng)目基坑南北約200m，東西約111m。擬建15F住宅樓工程重要性等級(jí)為二級(jí)，4層及5層洋房工程重要性等級(jí)為三級(jí)，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類，場(chǎng)地等級(jí)為二級(jí)，地基等級(jí)為二級(jí)，巖土工程勘察等級(jí)為乙級(jí)。

2、場(chǎng)地巖土工程條件

根據(jù)勘察單位提供的項(xiàng)目地質(zhì)資料及本次鉆探揭露，本次勘察場(chǎng)地埋藏的地層分別有人工填土層（Qml）、第四系全新統(tǒng)海陸交互相沉積層（Q4mc）、第四系上更新統(tǒng)海陸交互相沉積層（Q3mc）及第四系下更新統(tǒng)海陸交互相沉積層（Q1mc）。將場(chǎng)地鉆探范圍內(nèi)所揭露的地層劃分為5個(gè)巖性單元層，項(xiàng)目場(chǎng)地各地層及其分布情況列于表1所示：

3、工程地下水概況

依據(jù)地勘報(bào)告知：本次勘察深度范圍內(nèi)，③層、④層粉質(zhì)黏土為弱透水層，其它各層為強(qiáng)透水層。勘察期間為豐水季節(jié)，各鉆孔均遇見地下水，含水層巖性為②層中砂、③1層粉砂，透水性強(qiáng)，項(xiàng)目場(chǎng)地及附近地形變化較大，地下水徑流較快，地下水排泄方式以徑流為主，以蒸發(fā)為次。勘察期間所測(cè)得的地下水靜止水位埋深在0.20～1.00m之間，其標(biāo)高在0.86～3.44m 之間。暴雨或大潮時(shí)，部分地段水位淹沒地面，據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，其水位年變幅約2.00m。

綜合評(píng)定：本場(chǎng)地②層中砂、③1層粉砂為強(qiáng)透水土層，基坑施工時(shí)應(yīng)注意邊坡及坑底的透水涌水影響，采用相應(yīng)施工保護(hù)措施。

4、深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案選擇

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，綜合考慮現(xiàn)階段深基坑支護(hù)方案的對(duì)比及現(xiàn)場(chǎng)周圍環(huán)境情況，初步選則掛網(wǎng)噴射混凝土的復(fù)合土釘墻支護(hù)方案，支護(hù)方案對(duì)比詳情見下表3所示。

土釘墻支護(hù)充分利用土層介質(zhì)的自承力，形成自穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，承擔(dān)較小的變形壓力。土釘主要承受拉力，噴射混凝土面層調(diào)節(jié)應(yīng)力分布，體現(xiàn)整體作用。同時(shí)由于土釘排列較密，通過高壓灌注漿擴(kuò)散后使土體性能提高。

本工程基坑深度為4.95-5.95m，根據(jù)基坑深度及周邊環(huán)境條件及場(chǎng)地地質(zhì)情況分1個(gè)支護(hù)剖面，依據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》，基坑支護(hù)安全等級(jí)為二級(jí)，側(cè)壁重要性系數(shù)γ取1.0;依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》，本基坑工程變形控制等級(jí)為二級(jí)?；又苓吅奢d取值：基坑周邊荷載取值20KPa，基坑周邊道路荷載取值25Kpa。本工程基坑支護(hù)設(shè)計(jì)采用復(fù)合土釘墻支護(hù)。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告現(xiàn)水位位于埋深在0.20～1.00m之間，其標(biāo)高在0.86～3.44m 之間，本工程基坑降水采用輕型井點(diǎn)降水。

在實(shí)際施工中是邊開挖邊支護(hù)，縮短了項(xiàng)目施工時(shí)間和成本。龍沐灣項(xiàng)目主要采用掛網(wǎng)噴射混凝土的復(fù)合土釘墻支護(hù)方案，現(xiàn)場(chǎng)施工圖如下圖1所示。

5、復(fù)合土釘墻支護(hù)在工程中的應(yīng)用

5.1 深基坑支護(hù)參數(shù)

5.1.1 結(jié)構(gòu)材料

1）混凝土強(qiáng)級(jí)：噴射混凝土面層采用C20混凝土，混凝土保護(hù)層厚度為30mm;

2）鋼筋：HPB300，fy=fy'=270N/mm?，HRB335鋼筋，fy=fy'=300N/mm?，HRB400鋼筋，fy=fy'=360N/mm?;

3）焊條：HPB300鋼筋采用E43系列焊條，HRB335、HRB400鋼筋采用E50系列焊條，鋼筋焊接依據(jù)《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程》有關(guān)規(guī)定;

4）錨桿桿體材料采用1860級(jí)鋼絞線，fpy=1320N/mm?;fpy'=390N/mm?;

5）鋼材：采用Q235等級(jí)鋼材;

6）水泥：強(qiáng)度等級(jí)PO42.5;

土釘?shù)罃?shù)及土釘設(shè)計(jì)參數(shù)如表4、表5所示。

5.1.2 土釘墻的施工工藝

（1）管井降水布設(shè)方案及其施工工藝

本工程為減少降水對(duì)周圍環(huán)境的影響，在降水實(shí)施過程中，保證降水在達(dá)到設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，采用大口管井降水方案，采用多井淺降，控制水位降深和降水速率，以減少因降水而引起的建筑物、路面和管網(wǎng)沉降?；咏邓疽鈭D如圖2所示。

管井施工孔徑為300mm，管徑為200mm，井深25m。管井降水施工質(zhì)量要求如下：

1）定位：井位偏差小于5cm。

2）鉆孔：一徑到底，不留沉渣，鉆孔要求正、圓、直、傾斜度小于1%。

3）下管：井管居中，不偏不斜。

4）填濾料：井管外濾料規(guī)格應(yīng)滿足D50=（6-8）d50，要求選擇均勻干凈，磨圓度較好的硬質(zhì)巖石，不宜采用棱角壯石渣料、風(fēng)化料和其它粘質(zhì)巖石。充填應(yīng)密實(shí)。

5）水泵要求按要求安裝好，排水系統(tǒng)安裝緊密，使降水工作順利進(jìn)行。

6）抽水派專人負(fù)責(zé)，定時(shí)測(cè)量，嚴(yán)格控制出砂量不大于5/10000。

7）備好10臺(tái)備用潛水泵，井下抽水泵出現(xiàn)故障立即更換。

8）基坑外封井時(shí)，用大功率水泵將水降至基底以下1.0米，采用粘土填實(shí)至自然地面。

（2）土釘墻施工工藝

1）土釘成孔優(yōu)先采用人工成孔的方式，采用梅花形布置，直徑100mm，成孔傾角15度。鉆孔的傾角誤差不大于3°，孔徑允許誤差為±5mm，孔深允許偏差為±50mm;當(dāng)洛陽鏟成孔困難時(shí)，采用機(jī)械成孔或鋼管土釘;

2）土釘釘體接長采用焊接方式，焊接必須符合規(guī)范要求;在邊坡坡面上，按設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片，鋼筋網(wǎng)片規(guī)格采用Φ6.5@250*250mm，接頭搭接不小于300mm。在鋼筋網(wǎng)片外面焊接加強(qiáng)筋一道，連接橫排土釘以提高整體性，采用Φ18鋼筋。

3）土釘桿體應(yīng)沿土釘軸線方向每隔2m左右設(shè)置一個(gè)居中支架，居中支架采用φ6.5 HPB300鋼筋制作，并將用作居中支架的鋼筋彎成弧形與土釘桿體焊接;

4）土釘注漿采用P042.5號(hào)純水泥漿，水灰比0.55，初步確定注漿水泥用量為30kg/m3，施工前需進(jìn)行試驗(yàn)確定。

5）土釘施工前應(yīng)查明土釘范圍內(nèi)的地下管線，如與設(shè)計(jì)不符應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)單位進(jìn)行處理。

（3）噴射混凝土面層施工要求

1）采用潮噴法噴射砼。水泥、砂、石按配比拌均勻，施工供水保證噴頭處水壓力需要。噴射作業(yè)應(yīng)分段進(jìn)行。

噴射壓頂：壓頂噴射前應(yīng)先進(jìn)行基地清理，將壓頂范圍內(nèi)的建筑垃圾清理掉?；厍謇砗煤筮M(jìn)行混凝土噴射。并收壓平整。

噴射作業(yè)應(yīng)分段進(jìn)行，同一分段內(nèi)噴射順序自下而上，一次噴射厚度不小于40mm。

2）噴射混凝土?xí)r，噴頭盡量與受噴面保持垂直。

3）噴射混凝土面層終噴2h后，噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間根據(jù)氣溫確定。

5.2? ?深基坑土釘設(shè)計(jì)估算

5.2.1? 土釘極限抗拉承載力

土釘極限抗拉承載力R按以下兩個(gè)公式計(jì)算，并取其中較小值。

（1）按土釘抗拔條件計(jì)算：

（2）按土釘受拉屈服條件：

式中：

d0——土釘孔徑，m;

db——土釘桿件直徑，m;

la——土釘在破壞面?zhèn)壬烊敕€(wěn)定土體的長度，m;

——土釘與土體之間的界面黏結(jié)強(qiáng)度，kPa;

fy——鋼筋抗拉強(qiáng)度，N/mm2。

經(jīng)比較，土釘?shù)臉O限抗拉承載力R=110.71kN。

5.3? 土釘內(nèi)部驗(yàn)算

5.3.1? 土釘抗拔承載力驗(yàn)算

單根土釘軸向拉力：

經(jīng)比較，R=125.38KN>Nt 。所以，土釘抗拔承載力滿足要求。

5.4? 內(nèi)部整體滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算

假定破壞面上的土釘只承受拉力，且達(dá)到極限抗拉能力R，按圓弧破壞面采用簡單條分法對(duì)土釘支護(hù)作內(nèi)部整體穩(wěn)定性驗(yàn)算，穩(wěn)定性驗(yàn)算及計(jì)算簡圖如圖3，圖4所示。計(jì)算公式如下：

式中： Wi——i土條的重量，kPa;

Qi—作用于i土條的地面荷載，kPa;

ai—第i土條圓弧滑動(dòng)面切線的水平傾角，（度）;

bi——第i土條寬度，m;

Ssh——第k排土釘?shù)乃介g距，m;

ks——內(nèi)部整體滑動(dòng)穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般不小于1.3。

經(jīng)計(jì)算， 。所以，內(nèi)部整體穩(wěn)定性滿足要求。

經(jīng)以上簡要數(shù)據(jù)對(duì)比估算，考慮到龍沐灣一號(hào)二期施工場(chǎng)地較為開闊，采用邊開挖邊支護(hù)、跟進(jìn)作業(yè)。按照設(shè)計(jì)規(guī)定的各排土釘長度、直徑加工成合格的土釘，采用Φ22@1500mm鋼筋長度制作成型T型固定筋以備使用，每間距2.0m用三根20cm長Φ8圓鋼在土釘上焊一個(gè)對(duì)中支架，確保注漿時(shí)土釘桿體居中。鋼筋網(wǎng)片規(guī)格采用6.5@250mm*250mm。在鋼筋網(wǎng)片外面焊接加強(qiáng)筋一道，單根菱形連接橫排與豎排土釘以提高整體性，采用Φ18@1500mm*1500mm的規(guī)格。土釘墻支護(hù)方案滿足承載力、穩(wěn)定性規(guī)范要求，技術(shù)安全可行。

結(jié)語：

工程實(shí)踐表明，針對(duì)擁有高水位和較為復(fù)雜的沿海地質(zhì)條件，噴射混凝土加鋼筋網(wǎng)片的復(fù)合土釘墻基坑支護(hù)能合理利用土體的自身承載力，將土體作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分，結(jié)構(gòu)柔性較大，有良好的延性和抗震性，施工設(shè)備簡單，防腐性能好，造價(jià)成本相對(duì)其他支護(hù)方案較低，對(duì)于場(chǎng)地空間寬闊的基坑可以適當(dāng)放坡。

中國鐵建·龍沐灣一號(hào)項(xiàng)目二期工程采用自然放坡和噴射混凝土加鋼筋網(wǎng)片的復(fù)合土釘墻支護(hù)方案，解決了施工場(chǎng)地較小，降水難度較大的工程問題;在工期緊、任務(wù)重的情況下，基坑分層開挖，分層支護(hù)，有效的加快了工程進(jìn)度;建筑基坑工程安全質(zhì)量滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，方案合理適用，有效的節(jié)約了成本、提高了施工質(zhì)量，按照項(xiàng)目總工期計(jì)劃節(jié)點(diǎn)完成了深基坑開挖與支護(hù)施工，并且取得了良好評(píng)價(jià)和社會(huì)效益。

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作者簡介：

張彥剛，主要從事建筑工程專業(yè)技術(shù)與管理研究。