摘要：成都地區(qū)膨脹土深基坑支護使用土釘墻支護方案，采用隨挖隨支護的方式不僅施工速度快且安全可靠。
成都地區(qū)膨脹土，地基脹縮等級為Ⅲ級，自由膨脹率為67%，屬中潛勢，其一般為黃褐色，含F(xiàn)e、Mn、Fe203，部分夾白色高嶺土，多發(fā)展為裂隙面。其天然狀態(tài)下含水率約為18%，孔隙比約為0.6，液限約為48，塑限約為22。膨脹土具有遇水膨脹、軟化、崩解和失水收縮、開裂的特性，對于基坑開挖施工產(chǎn)生嚴重影響。
一、工程概況
本公司承接在成都雙流某項目正處于成都平原，土質(zhì)多為膨脹土，本項目設(shè)計中3#樓地下室以及臨近消防水池深度超過5米，根據(jù)本項目地質(zhì)勘查報告，該位置開挖5.4米，在這個開挖范圍內(nèi)多為素填土，根據(jù)本項目設(shè)計情況以及結(jié)合現(xiàn)場土質(zhì)實際情況，選用土釘墻基坑支護方案進行施工，來加固邊坡穩(wěn)定性使基坑開挖施工能有序進行。
二、土釘墻支護方案設(shè)計經(jīng)驗分析
根據(jù)本項目地質(zhì)勘查報告，該處位置無地下水，但如遇暴雨會給基坑施工帶來一點難度，所以需制定切實可行的降水方案。初步擬定采用四周設(shè)置集水井的方式進行排水方法。
基本的設(shè)計計算思路：首先假定出土釘入射角、孔徑、豎向及水平間距等參數(shù)，然后利用土釘承載力計算式分析驗證是否滿足抗拔安全系數(shù)（計算過程中采用分工況方式進行驗算），最后對每個工況進行穩(wěn)定性驗算。（注：分工況方式的意思是假如有3道土釘墻，可分為4個工況，工況一：第一道未安設(shè)土釘前的穩(wěn)定性驗算；工況二：第一道土釘安設(shè)后的穩(wěn)定性驗算；工況三：第二道土釘安設(shè)后的驗算；工況四：第三道土釘安設(shè)后驗算。）
1.整體性穩(wěn)定驗算新老規(guī)范均采用圓弧滑動條分法，但新規(guī)程中的公式具體形式上與原規(guī)程公式不同，但公式的實質(zhì)沒變。
2.原規(guī)程中土釘墻承載力計算采用的是單根抗拉承載力計算，而新規(guī)程中則采用的是單根極限抗拔承載力計算，單從兩個名字來看兩個計算有明顯不同，原規(guī)程利用第j根土釘?shù)目估休d力設(shè)計值需滿足或高于第j根土釘?shù)氖芾奢d標準值乘以1.25的安全系數(shù)的概念，而在新規(guī)程中利用的是第j層土釘?shù)臉O限抗拔承載力標準值需滿足或高于第j層土釘?shù)妮S向拉力標準值乘以1.6或者1.4的土釘抗拔安全系數(shù)。
從以上比較可看出，新規(guī)范把“第j根土釘”換成了“第j層土釘”方式，雖然實質(zhì)相同，但“第j層土釘”更為形象貼切整個土釘?shù)脑O(shè)計思路和實際情況。
從新規(guī)中提出的軸向拉力標準值與原規(guī)程中提出的受拉荷載標準兩個公式比較，很明顯看出其實質(zhì)方向都相同，由于土釘墻墻面可以是傾斜的，傾斜墻面上的土壓力比同樣高度的垂直墻面上的土壓力小，所以運用朗肯方法計算時，需要按墻面傾斜情況對土壓力進行修正。該新舊規(guī)程中兩個公式均采用對按垂直墻面計算的土壓力乘以折減系數(shù)ζ，兩個規(guī)程運用的折減系數(shù)公式均相同。以下為兩個公式：
JGJ120-1999規(guī)程：單根土釘受拉荷載標準值：Tjk=ζeajkSxjSzj/cosαj
JGJ120-2012規(guī)程：單根土釘軸向拉力標準值：
從以上兩式比較看出新舊規(guī)程根據(jù)工程實際進行經(jīng)濟合理優(yōu)化，原規(guī)程本身直接使用朗肯土壓力線性分布的方法，而在實際工程設(shè)計情況中，如果單按朗肯土壓力線性分布計算土釘承載力時，會造成土釘墻底部的土釘設(shè)計長度很長才能滿足要求，而底部過長的土釘并沒有充分發(fā)揮。土釘長度計算不合理的問題主要原因在于所采用的朗肯土壓力按線性分布是否合理，由于土釘墻墻面是柔性的，且分層開挖裸露面上土壓力是零，建立新的力平衡使土壓力向周圍轉(zhuǎn)移，墻面上的土壓力則重新進行了分布。新規(guī)程考慮到重分布規(guī)律，在每根土釘上乘以不同的軸向力調(diào)整系數(shù)ηj，從達到對工程實際施工中合理經(jīng)濟優(yōu)化。
三、土釘墻支護施工經(jīng)驗分析
按照本工程土釘墻方案設(shè)計結(jié)果進行施工，大體把施工分為三部分，第一部分是土方開挖，第二部分為鉆孔+安設(shè)鋼筋+注漿，第三部分為掛網(wǎng)+噴護混凝土層。
第一部分：土方開挖
本工程采用旋挖灌注樁基礎(chǔ)，在開挖基坑時，周圍樁基礎(chǔ)已經(jīng)做好，而根據(jù)開挖面，有兩個樁正好位于斜坡面上，機械大開挖時需注意不能擾動樁，結(jié)合這種特點，在開挖基坑時預先對樁位進行定位。
按照方案設(shè)計，本工程采用分三層土方開挖，隨挖隨制作土釘墻的方法，挖一層然后制作一層土釘墻。
機械開挖時，先在基坑旁開出一條斜坡使機械能夠進入基坑進行開挖，每層土開挖深度控制在預備施工的土釘下0.5m。
第二部分：鉆孔+安設(shè)鋼筋+注漿
1. 鉆孔
采用潛孔鉆跟管成孔，孔徑為110mm，這種工藝一般用于這種松散的膨脹土。在膨脹土處鉆孔時很容易造成塌孔，而可以采用注入水泥漿護壁的方法有效避免塌孔。
2. 安設(shè)鋼筋
鋼筋土釘采用1根φ18HRB400螺紋鋼筋，在鋼筋使用前，需調(diào)直并清除污銹。鋼筋土釘?shù)倪B接采用焊接時，接頭強度不應低于鋼筋強度，可采用數(shù)量不少于3根、直徑不小于16mm的鋼筋沿截面均勻分布拼焊，雙面焊接時鋼筋長度不應小于鋼筋直徑的5倍。
3. 注漿
鋼筋土釘注漿材料可采用PC.32.5R復合硅酸鹽水泥制成的水泥漿或水泥砂漿，水泥漿的水灰比宜取0.5-0.55，水泥砂漿的水灰比宜取0.4-0.45，同時，灰砂比宜取0.5-1.0，注漿體強度不低于30MPa，注漿壓力0.4～0.8MPa，直至孔口冒漿。
第三部分：掛網(wǎng)+噴護混凝土層
1. 掛網(wǎng)
面層網(wǎng)筋采用φ8@200HPB235鋼筋綁扎而成，為增加面板的整體強度，橫向、豎向加強筋均采用φ14HRB335螺紋鋼筋。鋼筋網(wǎng)采用綁扎固定，鋼筋保護層厚度不小于25mm，鋼筋網(wǎng)應延伸至地表面，并伸出頂邊坡線2m，并打入長2m的HRB400螺紋鋼直徑16mm間距1.5m的鋼筋進行固定。
2. 面層混凝土噴護
噴射細石砼面層厚度80mm，強度等級為C20。本工程采用PZ-5B系列干噴混凝土設(shè)備，9～12m3空壓機作動力，在施工前應檢查設(shè)備，確保施工過程的順利。
四、施工質(zhì)量控制
1.縮孔、塌孔現(xiàn)象
由于該膨脹土質(zhì)特點，出現(xiàn)縮孔、塌孔較為嚴重時，可在孔內(nèi)填入水泥漿等，重新成孔處理，再插入土釘桿體。
2.保證土邊坡穩(wěn)定，噴射第一層混凝土
為保持邊坡穩(wěn)定，在開挖后最好能即刻噴射一層5cm厚混凝土，一般適用于在開挖第二層時，自下而上，噴射混凝土終凝水后及時噴水養(yǎng)護3d左右，噴射時以混凝土表面平整，出現(xiàn)光澤，骨料分布均勻，回彈量小為度。
3. 嚴禁超挖，嚴格分層開挖
施工時，在每層土釘及相應混凝土面層完成并達到設(shè)計要求的強度后才能開挖下一層土釘施工面以上的土方，挖土嚴禁超過下一層土釘施工面，超挖會造成土釘墻的受力狀況超過設(shè)計狀態(tài)，超挖引起的基坑坍塌和位移過大的工程事故屢見不鮮。
五、結(jié)束語
從深基坑支護的設(shè)計和施工兩方面著手，確保施工的質(zhì)量和工期，而當遇到成都地區(qū)這種回填微膨脹土質(zhì)，采用土釘墻支護方式，對于工作面要求較小，適用于現(xiàn)場狹小地方。土釘墻的成本較低，施工噪音、振動小，對相鄰建筑物影響不大，進而有效的幫助建筑物施工工程的順利進行。
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