【摘要】土釘墻是深基坑支護(hù)方式的一種。它是以土釘作為主要受力構(gòu)件的邊坡支護(hù)技術(shù)，它通過(guò)漿體與土體外界面上的粘結(jié)力，沿土釘全長(zhǎng)為基坑邊壁土體提供連續(xù)支護(hù)抗力，不僅將欲滑移土體的側(cè)向壓力傳遞給穩(wěn)定土體，同時(shí)也對(duì)滑移土體進(jìn)行內(nèi)加固，從而給土體以約束并使其穩(wěn)定。本文對(duì)某工程深基坑支護(hù)施工中所采用的土釘墻技術(shù)作出了分析研究。
前言
我國(guó)在20世紀(jì)70年代前應(yīng)用4m左右的基坑，較淺，而且周?chē)^少或沒(méi)有相鄰建筑和地下結(jié)構(gòu)物。在90年代之后，大量城市的高層建筑如雨后春筍，這些建筑物都有1~3層的地下室，基坑深度不斷的增加發(fā)展到3~4層，“東方明珠”高468.9m，基坑深達(dá)12.5m.王府井大型3層地下商業(yè)街，長(zhǎng)780m，寬40m，與地鐵四個(gè)車(chē)站及東安商場(chǎng)、東方廣場(chǎng)的地下層分別相通。由此說(shuō)明：各種不同的深基坑支護(hù)方案在不同的地域與深度條件下得以廣泛的應(yīng)用。
早在20世紀(jì)70年代初，德國(guó)、法國(guó)和美國(guó)就各自開(kāi)始了土釘支護(hù)的研究與應(yīng)用，但土釘誕生的原因并不相同在德國(guó)是基于土層錨桿和加筋土擋墻發(fā)展起來(lái)的，在法國(guó)卻是基于新奧法的原理發(fā)展起來(lái)的，新奧法在60代年主要用于巖石隧道的支護(hù)，70年代初被成功地用于土質(zhì)隧道和土質(zhì)邊坡的支護(hù)。美國(guó)最早的土釘墻用于1974年匹茨堡PPG工業(yè)總部的深基坑支護(hù)。目前該技術(shù)在法國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)和日本得到廣泛應(yīng)用。
1．工程概況
擬建某住宅小區(qū)地下車(chē)庫(kù)，工程位于其住宅小區(qū)院內(nèi)，東西向長(zhǎng)300m，南北寬36m，地下二層，基底標(biāo)高為-8.0m，臨近有家屬樓.基底深度為地表下-8.0m左右，施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹小.根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告提供的地質(zhì)資料，場(chǎng)區(qū)地質(zhì)情況大致為：第①層為粉土，厚3.00m；第②層為3.00m厚的圓礫；第③層為4.50m厚的粉土。水文情況是：地下水靜止水位埋深約25m，地下水對(duì)混凝土及鋼筋混凝土中鋼筋均無(wú)腐蝕性。由于基坑深8m，基底位于水位以上，不需采取降水和護(hù)坡措施。
1.1支護(hù)方案
因車(chē)庫(kù)兩側(cè)的小高層建筑物距離基坑較近，最近建筑物外墻距本車(chē)庫(kù)的LD，HM及NK段為1.8和1.6m；CL段分別為5.83。建筑物荷載所產(chǎn)生的基底附加壓力大，對(duì)基坑的穩(wěn)定性均構(gòu)成危險(xiǎn)，影響工程進(jìn)度；同時(shí)，建筑物部分施工場(chǎng)地較小，不具備大角度放坡施工條件，所以為保證基坑開(kāi)挖后邊坡及周邊建筑物的安全與穩(wěn)定，在有限的區(qū)域內(nèi)優(yōu)化施工現(xiàn)場(chǎng)，提高施工單位的生產(chǎn)效率等因素，需對(duì)此基LD，HM及NK段進(jìn)行鋼管樁與土釘墻復(fù)合型邊坡支護(hù)；ABC和FG段采取以1：0.5放坡，進(jìn)行掛網(wǎng)片素噴混凝土支護(hù)；CL及其他段擬采用土釘墻邊坡支護(hù)平面及各分段。
1.2支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)實(shí)際場(chǎng)地、地質(zhì)條件及基坑深度，結(jié)合包頭地區(qū)深基坑支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，車(chē)庫(kù)基槽支護(hù)方案如下：
(1)基坑外側(cè)NK處為受力最不利處，以局部均布荷載考慮，荷載為180kPa。
(2)基坑?xùn)|西兩側(cè)ABC側(cè)和FG側(cè)均以1%0.5放坡，進(jìn)行掛網(wǎng)片素噴支護(hù)。
(3)LD，HM和NK處以90°度放坡，做土釘墻與鋼管樁復(fù)合型支護(hù)；使樁底埋入基坑底面以2.0m。鋼管樁在結(jié)構(gòu)中起預(yù)支護(hù)作用。鋼管樁采用Φ108mm，鉆孔直徑127mm，壁厚4mm，水平間0.6m。
(4)其它段均以1：0.2放坡，作土釘墻支護(hù)，使基坑支護(hù)連成整體，利于土釘墻作用的整體發(fā)揮，同時(shí)也美觀環(huán)保。護(hù)坡過(guò)程中，由于近年地質(zhì)災(zāi)害等自然因素頗多，建議甲方對(duì)臨邊建筑進(jìn)行沉降觀測(cè)。
2．技術(shù)參數(shù)及施工
2.1面層技術(shù)參數(shù)
邊坡打土釘處，面層掛6@200×200mm鋼筋網(wǎng)，其它素噴處掛網(wǎng)格為50~100mm的鋼板網(wǎng)，每排橫向設(shè)置一根Φ16通筋，豎向每3m設(shè)置一根Φ16豎向通筋，通筋與土釘主筋端部以“十”字架焊接牢固，然后噴射C20素混凝土(60mm)±20mm厚)，混凝土配合比為水泥：砂：石=1：2：2。
2.2施工工藝
2.2.1土釘墻施工工藝
土釘墻施工具有無(wú)噪音、不單獨(dú)占用工期的特點(diǎn)。施工工藝為挖土至設(shè)計(jì)標(biāo)高并平整場(chǎng)地—測(cè)量放線—接通水電—挖土清坡—土釘施工—網(wǎng)掛—噴射混凝土—挖土。
2.2.2鋼管樁施工工藝
鋼管樁按此順序施工：鉆機(jī)就位—成孔—清孔—下鋼管—注水泥漿。
3．施工方案
3.1本工程錨桿成孔宜采用人工洛陽(yáng)鏟成孔，第一排土釘若遇回填土較厚，可適當(dāng)調(diào)整土釘水平間距(1.0~1.2m)；若洛陽(yáng)鏟成孔困難，可以采用振動(dòng)沉管技術(shù)進(jìn)行施工。
3.2鉆孔后要進(jìn)行清孔檢查，對(duì)于孔中出現(xiàn)的局部滲水塌孔后掉落松土應(yīng)立即處理，成孔后應(yīng)及時(shí)按設(shè)錨桿鋼筋(每根錨桿加肋兩道)并注漿。
3.3錨桿鋼筋置入孔中前，應(yīng)先設(shè)置定位架，保證鋼筋處于鉆孔的中心部位，支架沿釘長(zhǎng)的間距約為2~3m左右，支架的構(gòu)造應(yīng)不防礙注漿時(shí)的漿液自由流動(dòng)。支架可為金屬或塑料件。
3.4鋼筋置入孔中后，采用低壓方法注漿填孔，注漿用水泥漿采用水灰比為0.5的PC.32.5#復(fù)合硅酸鹽水泥攪拌，注漿壓力為0.4~0.6MPa。注漿時(shí)采用底部注漿方式，注漿導(dǎo)管底端應(yīng)先插入孔底，在注漿同時(shí)將導(dǎo)管以勻速緩慢撤出，保證孔中氣體能全部逸出。
3.5在噴射混凝土前，面層的鋼筋網(wǎng)應(yīng)牢固定在邊壁上并符合規(guī)定的保護(hù)層厚度要求。鋼筋網(wǎng)片可用插入土中的鋼筋固定，在混凝土上噴射下應(yīng)不出現(xiàn)振動(dòng)。噴射混凝土的平均厚度為70mm，須進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
4．翻邊鋼筋網(wǎng)片混凝土
基坑寬度1.2m范圍內(nèi)地面做60mm厚的鋼筋網(wǎng)片混凝土翻邊。鋼筋網(wǎng)片翻邊兩側(cè)各有一根通長(zhǎng)的Φ16螺紋鋼水平壓筋，在翻邊長(zhǎng)度方向上，沿著外側(cè)用Φ16螺紋鋼水平壓筋每隔2m作一地錨(Φ16螺紋鋼，長(zhǎng)度1m，打入地下)，地錨與外側(cè)水平鋼筋焊接，同時(shí)沿翻邊長(zhǎng)度方向上每隔2~3m安裝一根長(zhǎng)度為1m的Φ16螺紋鋼豎向壓筋，必要時(shí)進(jìn)行長(zhǎng)地錨拉接。
5．結(jié)論
5.1通過(guò)土釘受拉承載力設(shè)計(jì)值、土釘最大拉力值進(jìn)行驗(yàn)算，同時(shí)對(duì)其抗滑、抗傾覆穩(wěn)定性及邊坡整體穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，全部滿(mǎn)足。最大位移也在20mm之內(nèi)，說(shuō)明此支護(hù)方案成功表明：土釘墻支護(hù)適合在內(nèi)蒙古包頭地區(qū)的土質(zhì)中廣泛使用。
5.2土釘墻支護(hù)具有工程造價(jià)低，施工設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、經(jīng)濟(jì)效益好，國(guó)內(nèi)外資料表明，土釘支護(hù)的工程造價(jià)能夠比其它支護(hù)低1/2~1/3。
5.3土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)輕柔，有良好的延性和抗震性。1989年美國(guó)加州7.1級(jí)地震中，震區(qū)內(nèi)有8個(gè)土釘墻結(jié)構(gòu)，其中有3個(gè)位于震中33km范圍內(nèi)，估計(jì)至少遭到了約0.4g的水平地震加速度作用，均未出現(xiàn)任何損害跡象。
5.4土釘墻支護(hù)容易實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和信息化施工既可以避免浪費(fèi)，又能夠防止出現(xiàn)工程事故。
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