摘要:本文針對高層建筑深基坑施工中一般采用的土釘墻支護結構工程,對常見的多層高程深基坑施工進行了一定的分析和探討,供廣大工程技術人員參考。
　　關鍵詞:工程地質；施工方案；基坑；支護;土釘墻;施工技術
　　1工程概況
　　此工程建筑面積約為60000m2。其中地下一層、地上4層,局部六層。基礎形式為獨立樁承臺及倒樁承臺筏板基礎,基坑面積約7500m2,為半地下室結構,呈扇型布置。本工程室內±0.000相當于絕對標高高程89.5m,現場場區自然地面標高為90m,基坑底板、承臺底標高為-6m、-7m、-9m,淺基坑承臺底標高為-3.50m,基坑開挖深度在7m～9.5m之間,深淺基坑高差在4.5m～6.5m。
　　2工程地質情況
　　工程地質情況分布如下:
　　(1)素填土,粉質粘土為主,局部分布有雜填土,層厚0.3m～1.9m;
　　(2)粉土(新近堆積)混有砂土顆粒,夾有粉砂薄層,層厚1.3m～3.5m;
　　(3)粉土(新近堆積),有流塑狀粉質粘土薄層,層厚3.3m～5.7m,層底埋深6.6m～9m;
　　(4)粉土,混有砂粒,有粉質粘土透鏡體,層厚1.8m～5m,層底埋深9.0m～13.2m;
　　(5)粉質粘土,可塑-軟塑,局部有高壓縮性土,層厚0.5m～3.6m,層底埋深11m～14.6m;
　　(6)粉土,中壓縮性土,層厚0.4m～3.5m,層底埋深13.5m～16.3m。
　　(7)粉細砂,上部混有粉土顆粒,層厚1.1m～5.1m,層底埋深19.2m～22.2m。
　　本工程地下水位較高,位于自然地面以下3m左右,土質表層2m左右是回填雜土層,以粉土和粉土粘土為主。本工程基礎施工正處于雨季,必須采取可靠的措施來降低地下水位,同時必須采取必要的措施保證雨水順利排放,保證施工期間的安全可靠。
　　3施工方案選型及可行性分析
　　3.1施工方案選型
　　由于該工程土層構造較為復雜,在深度25m～28m之間存在粘土構造層,該土層屬于隔水層,通過前期降水試驗,在該土層降水曲線屬于明顯的“雙漏斗”形狀。該工程四周沒有重要建筑物,對于基礎埋置深度在3.5m～9.5m之間的基坑深度,在支護結構選型上有以下方案:基坑側壁安全等級為二級,對基坑側邊變形控制指標為基坑坡頂、垂直沉降、邊坡整體位移三項監測數值控制在60mm、80mm、60mm。對于基坑深度在6m～8m的部位支護方案主要有排樁、土釘墻、深層攪拌樁,基坑深度在3.5～5m之間的部位可以采用土釘墻、放坡或密目網砂漿固面等方法。
　　3.2實施難點及可行性分析
　　①雨季施工季節的影響
　　由于基礎部位施工正處于7月～9月份雨季期間,對于土層以粉土、細砂土為主來講,要防止地表水侵入土層,對支護結構造成不利影響;另外對于土釘墻支護、深層攪拌樁及砂漿固面結構影響較大,因此,必須采取可靠的排水措施,以確保地表水及基坑內存水及時排出。
　　②多變復雜土層結構對支護結構的影響
　　根據現場實際開挖土方土層結構來看,上表以回填雜土為主,厚度在2m左右;下層存在黑色淤泥、細砂層,底層土多為粉土、粘土層,這些不同復雜土層對支護結構都有較大影響。
　　③多變深淺復雜基坑交叉多,支護結構施工難度大深淺基坑高差在4.5m～6.5m之間,交叉長度達到150m左右,淺基坑以獨立樁承臺為主,因此在該部分土方
　　開挖既要保證深淺基坑土方開挖安全,又要保證土方開挖不能夠破壞原淺基坑土層結構。
　　3.3根據現場周遍環境及支護結構施工特點,結合工程實際情況,最終確定以下施工方案
　　①總體方案:據現場抽水試驗的結果,確定以大口徑深井降水為主,局部根據實際情況采取輕型井點降水作為輔助。降水井直徑600、布置間距20m、深度25m呈梅花型布置,另外在周遍及基坑中央設置6口觀察井。
　　②坑支護方案:深度在5m～9.5m的深基坑區域,支護形式采取土釘墻為主;深淺交叉區域采取深層攪拌樁為主;淺基坑區域以砂漿固面支護形式作為補充。這樣在施工方案選擇上是可行的,不僅施工速度快,而且施工質量容易得到控制。
　　4支護結構設計
　　支護形式主要有以下三種,即土釘墻、深層攪拌樁、噴射混凝土固面。對于砂漿固面做法屬于構造做法,按照相應規范執行。對于深層攪拌樁和土釘墻要進行設計計算。土釘墻其結構類似于重力式擋墻,將拉筋(又稱為土釘)利用人工或機械成孔植入土體內部,并在坡面上噴射混凝土,形成土體加固區域共同作用,從而形成支護體系。土釘墻主要計算控制指標承載力如下:
　　單根土釘抗拉承載力應滿足,
　　1.25γ0Tk≤Tujξ
　　其中:γ0為基坑側壁安全重要系數,本工程取二級,系數1.0;
　　Tk第j根土釘受拉荷載標準值;
　　Tuj第j根土釘抗拉承載力設計值。
　　單根土釘受拉荷載標準值按照下公式計算:
　　Tk=ξeajksxjszj/cosaj
　　其中:ξ綜合系數,與土層內摩擦角、放坡角度有關;eajk第j個土釘位置處的基坑水平荷載標準值;
　　sxj,szj第j個土釘與相鄰土釘的水平、垂直間距。
　　本工程側壁安全等級為二級,土釘抗拉承載力設計值需要通過試驗確定。在本工程中現場進行了四組不同土層土釘抗拉承載力試驗,現場分別在距地面1.5m、2.5m、3.5m、4.5m深度進行,實驗用鋼筋采用二級、<25,試驗值經過實際測量分別為7.95kN、21.12KN、36KN、59KN,分別比理論實際計算大10.7%、16.25%、3.75%、25%。根據實際進行調整,在5m深度范圍內采取4層土釘、7m范圍內采用6層土釘,9m范圍采用8層土釘。土釘長度為深度的1–1.5之間,經過修整,土釘直徑調整為<22、<20。同時需要驗算基坑底承載力,對于軟弱土層承載力不滿足的情況下,需要對基底土進行加固,常用的加固方法主要有水泥土樁、高壓注漿、置換土層等方法，計算軟件采用PKPM電算軟件即可。
　　5主要施工方法
　　5.1關于土釘墻
　　①土釘墻施工時,上層土釘注漿體及噴射混凝土面層達到設計強度的70%后方可開挖下層土方及下層土釘施工。
　　②基坑開挖和土釘墻施工自上而下分段分層進行。在機械開挖后輔以人工修整坡面,坡面平整度的允許偏差為±20mm,在坡面噴射支護前,先清除坡面虛土。
　　③土釘墻施工順序:
　　開挖工作面→修整邊坡→埋設噴射混凝土厚度控制標筋→噴射第一層混凝土→鉆孔安設土釘→注漿→安設連接件→綁扎鋼筋網,噴射第二層混凝土→設置坡頂、坡面和坡腳的排水系統。
　　④噴射作業根據土方開挖順序分段進行,同一分段內噴射順序自下而上一次噴射厚度為40mm;噴射混凝土時,噴頭與受噴面應保持垂直,距離宜0.6m～1.0m;噴射混凝土終凝2h后,應噴水養護,養護時間為3～7h。
　　⑤噴射混凝土面層中的鋼筋網應在噴射一層混凝土后鋪設,鋼筋保護層厚度為40mm;鋼筋網與土釘采用承壓板焊接相連。
　　⑥采用水泥凈漿的水灰比為0.5隨拌隨用,拌合的水泥漿必須在初凝前用完。
　　⑦注漿前應將孔內殘留或松動的雜土清除干凈,注漿開始或中途停止超過30分鐘時,應用水或稀水泥漿潤滑注漿泵及其管路;注漿時,注漿管應插至距孔底250mm～500mm處,孔口部位設置止漿塞及排氣管;土釘鋼筋設置定位支架。
　　5.2深層攪拌樁
　　①水泥深層攪拌樁采取切割搭接法施工。在前樁水泥土尚未固化時進行后序搭接樁施工,施工開始和結束的頭尾做搭接加強處理。
　　②深層攪拌水泥土樁每米水泥摻入不小于60kg，水泥深層攪拌樁采用漿噴工藝。
　　5.3砂漿固面
　　邊坡按照1∶1放坡,坡面人工清理平整,對局部缺陷部位軟弱土層清理干凈。采用密目鋼絲網滿鋪,與土層接觸面留置25mm保護層,鋼絲網采用<12鋼筋、間距600mm、長度1200mm梅花型打入土層固定。面層用12.5水泥砂漿罩面。固面層施工完畢后,及時灑水濕潤。
　　6控制措施
　　6．1降水效果必須要達到設計要求
　　對于選用的支護結構來講,水對支護結構的安全影響最為嚴重。因此,降水效果的好壞直接影響到支護結構的安全使用。本工程中采取深井降水,每天觀測水位變化情況,準確掌握了水位情況,由于前期采取了抽水試驗,測定不同土層滲透系數及深井降水的影響半徑,為降水工程提供了可靠的一手資料,降水工程實施順利,效果也達到了預期目標。
　　6．2地表雨水防水措施
　　對于土釘墻支護結構,變形是必然的,也必然在地表產生裂縫。如果不對這些裂縫及時有效的處理,會加劇裂縫的變化。因此,在施工中加強對地表裂縫的觀察及處理。由于雨季及地下降水的影響,有效的防水措施是保證基坑安全的重要措施。實際施工距基坑6m設置專用排水溝,基坑邊與排水溝之間采取混凝土硬化,并施工成5%坡面,及時有效地將地表雨水及基坑雨水抽出排放。
　　6．3基坑變形、位移監測
　　分別在基坑坡頂面、間距15m和距離基坑6m設置變形觀測點,土方開挖期間每天觀測兩次,土方開挖完成后每天觀測一次,發現超出規定的變形及時處理。實際施工中由于加強了監測,個別部位變形超出了控制范圍,及時采取了加固措施,有力的保證了基礎施工順利進行。
　　6．4土釘墻施工注意事項
　　①土釘墻土方開挖放坡坡度控制在10.2,坡面人工修整平整,對于軟弱土層要清理干凈,局部缺陷較大部位要采取換土方法,進行加強。
　　②嚴格按照分層開挖、分層支護、上層支護強度達到70%設計強度后,才能再往下繼續開挖的原則執行,每層開挖深度不超過2.2m,嚴禁超挖,更不允許一次開挖到位。
　　③噴射混凝土強度按照規定及設計要求,要檢測強度,可以采取同類施工方法,做一組500×500模塊,做成試樣,噴射完成初凝前及時修邊、養護,做成標準試塊,進行實驗。
　　7結語
　　該工程支護結構方案由于選擇合理,實施過程中監督和監測到位,整個基礎施工較為順利。
　　參考文獻:
　　[1]JGJ120-99,建筑基坑支護技術規范[S].
　　[2]GB50086-2001,錨桿噴射混凝土支護技術規范[S].
　　[3]2007.黃偉,周文斌,陳鵬.土釘支護技術在深基坑中的應用[J].西
　　部探礦工程,