1引言
為了確保邊坡的穩(wěn)定和周邊現(xiàn)有建筑的安全，在深入掌握現(xiàn)有場(chǎng)地地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行了分析比較、采取最佳設(shè)計(jì)方案，并依據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99，運(yùn)用土力學(xué)原理和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)理論進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。本文針對(duì)最佳設(shè)計(jì)方案采用可靠施工工藝與施工方法，引入信息化管理機(jī)制進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)與測(cè)試和動(dòng)態(tài)管理，以期達(dá)到有效控制邊坡變形的目的。以下就處理較復(fù)雜的邊坡作一些理論與實(shí)踐探討。
2工程概況
2.1湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三O一大隊(duì)長(zhǎng)沙基地項(xiàng)目一基坑邊坡位于長(zhǎng)沙市雨花區(qū)洞井鎮(zhèn)和平村，北面緊臨靠長(zhǎng)沙市武警三支隊(duì)，南面與西面是正待建的五層磚混結(jié)構(gòu)住宅樓(條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深2-3m)，且距離只有4m，東面緊臨和平村民宅。邊坡總長(zhǎng)231.8m，邊坡最高高度為16m，坡度為0.2，坡頂原有紅磚圍墻。
2.2根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告得知，場(chǎng)地覆土層由人工填土1m、粉質(zhì)粘土4m、強(qiáng)風(fēng)化泥巖5m、中風(fēng)化泥巖埋置較深20m。粉質(zhì)粘土為相對(duì)隔水層，場(chǎng)地地下水主要由大氣降水和地表水補(bǔ)給，開挖后未見地下水，坡段均干燥。水質(zhì)為重碳酸—鈣鎂型水，對(duì)混凝土不具腐蝕性。
3邊坡支護(hù)方案
3.1支護(hù)方案的選取
由于先期已開挖，放坡為0.2，坡面未及時(shí)分層支護(hù)，部分地段坡頂原有紅磚圍墻墻基（塊石砌筑）已裸露、坍塌，圍墻已出現(xiàn)多條沉降裂紋，已嚴(yán)重危及其安全，邊坡較高，急需加固處理。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，不宜采用鉆孔支護(hù)樁方案，因不宜開挖；也不宜加設(shè)混凝土內(nèi)支撐方案，因內(nèi)支撐裝拆工序多，增加工期和造價(jià)，且內(nèi)支撐影響待建房屋地下室施工和土方開挖；不宜采用預(yù)應(yīng)力錨索框架梁支護(hù)方案、樁-錨復(fù)合支護(hù)方案、復(fù)合型錨噴墻支護(hù)方案，這些因錨桿要施加預(yù)應(yīng)力，錨桿比土釘長(zhǎng)，同時(shí)施工復(fù)雜。由于土釘墻支護(hù)不加預(yù)應(yīng)力，所以設(shè)備簡(jiǎn)單；周期短，施工效率高；施工不需單獨(dú)占用場(chǎng)地，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狹小，放坡困難，有相鄰建筑物時(shí)顯示其優(yōu)越性；土釘墻本身變形很小，對(duì)相鄰建筑物影響不大；土釘墻成本費(fèi)較其他支護(hù)結(jié)構(gòu)顯著降低。本工程選取土釘墻支護(hù)方案。
3.2支護(hù)方案的技術(shù)要求
3.2.1本邊坡上部原有紅磚圍墻，要求采用土釘墻作永久性邊坡支護(hù)。設(shè)置9排土釘，土釘成孔直徑為φ100，傾角10°，邊坡坡比0.2，土釘采用一次性壓力注漿，注漿壓力0.4-0.6Mpa；坡面鋼筋網(wǎng)采用φ8@200×200，加強(qiáng)鋼筋采用216，肋梁鋼筋采用220，鋼筋的保護(hù)層厚度不小于30mm，按設(shè)計(jì)要求沿土釘位置布置，噴射混凝土總厚度160mm，強(qiáng)度等級(jí)采用C25，錨固體注漿材料采用水泥凈漿，強(qiáng)度不低于20Mpa，噴射混凝土應(yīng)添加速凝劑或早強(qiáng)劑；坡面采用泄水管排水，泄水管采用直徑φ75的塑料排水管，長(zhǎng)不少于600mm，管壁帶孔，內(nèi)填濾水材料（砂卵石），坡頂不寬，做坡自由排水，坡底設(shè)置排水溝。
3.2.2坡頂?shù)淖鞣ㄒ妶D5，在土釘成孔時(shí)不能打穿，防止注漿液外溢影晌注漿壓力，為確保該圍墻失穩(wěn)，鋼筋網(wǎng)和加強(qiáng)鋼筋應(yīng)按坡面鋪設(shè)至原有圍墻腳以上100-800m處，鋼筋網(wǎng)φ8@200*200，加強(qiáng)筋2Φ16，并噴160mm厚的混凝土，局部空洞應(yīng)用噴射混凝土填平，確保原有圍墻和裸露墻基不損壞、牢固，同時(shí)也為后面的施工確保人身安全。
3.2.3在施工過程中如遇到地下障礙，且在施工范圍內(nèi)，應(yīng)變換位置，根據(jù)情況增大或減小土釘上下距離，并根據(jù)情況增大或減小土釘施工角度，調(diào)整土釘參數(shù)，避開障礙。土釘置入后應(yīng)及時(shí)注漿、噴錨，如遇到障礙，可減小注漿壓力和水泥用量。注漿泵必須壓力恒定，流量不大于5L/min，水泥注入量為平均每延長(zhǎng)米25kg，每延長(zhǎng)米不大于35kg。
3.3支護(hù)方案的結(jié)構(gòu)相關(guān)驗(yàn)算
3.3.1土釘?shù)目估休d力計(jì)算
3.3.1.1假設(shè)土釘均錨固在粉質(zhì)粘土內(nèi)；密度18kN/m3，內(nèi)摩擦角22°，內(nèi)聚力25kPa，支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)地面滿布均布荷載q0=15kN/m3。土釘墻坡度0.2與水平面夾角78.69°，破裂面夾角(78.69+22)/2=50.345°，根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99，qsik表取50Kpa，單根土釘受拉承載力計(jì)算，其抗拉承載力應(yīng)滿足下式要求：1.25γ0Tjk≤Tuj
3.3.1.2其中土釘受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值Tjk按以下公式計(jì)算：Tjk=ζeajksxjszj/cosαj
ζ=tan[(β-φk)/2](1/(tan((β+φk)/2))-1/tanβ)/tan2(45°-φ/2)
eajk=∑{[(γi×szj)+q0]×Kai-2c(Kai)1/2}
Kai=tan2(45°-φ/2)
3.3.1.3土釘抗拉承載力設(shè)計(jì)值Tuj按照下式計(jì)算
Tuj=(1/γs)πdnj∑qsikli
3.3.1.4土釘?shù)匿摻蠲娣e按下式計(jì)算
As>Td/(fycosθ)=Tujcosθ/(fycosθ)=Tuj/fy
Td≤Tujcosθ
3.3.1.5土釘?shù)目估休d力計(jì)算和鋼筋面積計(jì)算
3.3.2土釘墻整體穩(wěn)定性的計(jì)算：
根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99要求，土釘墻應(yīng)根據(jù)施工期間不同開挖深度及基坑底面以下可能滑動(dòng)面采用圓弧滑動(dòng)簡(jiǎn)單條分法，按照下式進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算，為假想可能滑裂面計(jì)算穩(wěn)定性，設(shè)S為1.5米，分段數(shù)為10.
Tnj=πdnj∑siklnjTnj=732.11
W1＝3.03*1.5*18=81.81，W2＝6.04*1.5*18=163.08，
W3＝7.91*1.5*18=213.57，W4＝9.32*1.5*18=251.64
W5=10.44*1.5*18=281.88，W6=11.36*1.5*18=306.72
W7=12.11*1.5*18=326.97，W8=12.22*1.5*18=329.94
W9=8.01*1.5*18=216.27，W10=2.69*1.5*18=72.63，
Fs=58451.8-3422.6>0滿足設(shè)計(jì)要求，
土釘墻的整體是穩(wěn)定的。
4邊坡噴錨支護(hù)施工技術(shù)
土釘支護(hù)施工分地面作業(yè)與坡面作業(yè)，
其關(guān)鍵是坡面作業(yè)，其施工流程見圖8所示.
4.1土方開挖、修坡
場(chǎng)地邊坡主要為巖質(zhì)邊坡，機(jī)械修坡的平整度不能滿足規(guī)范要求，必須靠人工修坡，增加一定的工作難度。邊坡的坡比按實(shí)際情況，對(duì)凸出的部份進(jìn)行修整，凹進(jìn)的部份用混凝土進(jìn)行填筑，修坡后的坡面平整度偏差宜控制在100mm以內(nèi)，保持坡角滿足設(shè)計(jì)要求。
4.2測(cè)量放線
測(cè)量放線時(shí)，在建設(shè)單位現(xiàn)場(chǎng)交驗(yàn)水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)、邊坡測(cè)得定位點(diǎn)的情況下進(jìn)行施工放樣，按設(shè)計(jì)圖紙的要求利用經(jīng)緯儀放出邊坡開挖線，根據(jù)邊坡各個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，確定邊坡頂邊線，在施工場(chǎng)地不受影響的位置，設(shè)置10個(gè)平面控制點(diǎn)以及高程控制點(diǎn)，并加以保護(hù)，經(jīng)校對(duì)準(zhǔn)確無誤后，作為基準(zhǔn)點(diǎn)使用。
以基準(zhǔn)為基礎(chǔ)，對(duì)各排土釘?shù)拇怪焙退椒较蜻M(jìn)行定點(diǎn)放樣，然后進(jìn)行一次復(fù)核，防止出現(xiàn)任何差錯(cuò)，經(jīng)驗(yàn)收后才能進(jìn)行下道工序施工。
4.3初噴混凝土
1)初噴混凝土前，對(duì)機(jī)械設(shè)備及水、電管線全面檢查及試運(yùn)轉(zhuǎn)，清理受噴面；2)噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，采用強(qiáng)度等級(jí)為32.5的普通硅酸鹽水泥，配合比為水泥：砂：礫石子為1：2：2，水灰比為0.4-0.45，材料(水泥、砂、礫石)拌合均勻，隨拌隨用，如遇噴射面有滲水，應(yīng)摻速凝劑2-4%(水泥的重量比)；3)噴混凝土分段分片依次進(jìn)行，同一段內(nèi)噴射順序自下而上，噴射混凝土射距控制在0.8-1.5m范圍內(nèi)；4)噴射混凝土?xí)r，噴頭與受噴面保持垂直，噴射手應(yīng)控制好水灰比，保持噴射混凝土表面平整，濕潤(rùn)光澤，無干斑或滑移流淌現(xiàn)象；5)噴射混凝土終凝2h后，噴水養(yǎng)護(hù)，并在7d內(nèi)始終保持其表面濕潤(rùn)；6）初噴混凝土厚度控制在20-40mm的范圍內(nèi)。
4.4成孔
成孔采用XY1-A型機(jī)清水鉆進(jìn)成孔或潛孔鉆成孔。
1） 按設(shè)計(jì)要求定位，如遇坡體內(nèi)有構(gòu)筑物基礎(chǔ)時(shí)，孔位作適當(dāng)調(diào)整，一般情況下孔
位偏差控制在±5cm；2)土釘成孔直徑φ100，傾角10°，為保證傾角符合設(shè)計(jì)要求，鉆孔前用羅盤校準(zhǔn)立軸，立軸傾角10°，并將立軸牢固定位；3）孔深誤差控制在±10cm；4）傾角控制誤差±1°，如遇孔位軸線方向與巖層面一致時(shí)，傾角應(yīng)根據(jù)具體情況作調(diào)整。5）清除干凈孔內(nèi)碎土，雜質(zhì)及泥漿；6）成孔后用水泥袋紙臨時(shí)堵塞孔口；7）編號(hào)登記。
4.5土釘制作
1） 按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求檢查制作土釘?shù)匿摻钣袩o缺陷，調(diào)直鋼筋、除銹、除油，按設(shè)
計(jì)要求載取長(zhǎng)度；2）土釘每隔2m設(shè)置對(duì)中支架；3）將注漿管捆在土釘上，距土釘頭部30-40cm處設(shè)置一漿袋。
4.6土釘推送
1）推送土釘前，先對(duì)鉆孔進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)有碎土、石、雜物及泥漿立即清除；2）沿鉆孔軸線將土釘推進(jìn)入孔內(nèi)至設(shè)計(jì)位置，鋼筋每隔2.00m防止土釘插入孔壁土體中，用φ6.5鋼筋制作一個(gè)定位托架。
4.7注漿
注漿采用強(qiáng)度為32.5R的普通硅酸鹽水泥，純水泥凈漿注漿，水灰比為0.4-0.45
?。ǔ矶葹?2-14），注漿壓力為0.4-0.6Mpa，漿體28天強(qiáng)度M20，注漿要求飽滿，注滿后保持壓力3-5分鐘。
4.8編制鋼筋網(wǎng)和焊加強(qiáng)筋
1）鋼筋網(wǎng)采用φ8鋼筋，網(wǎng)格為200×200mm，豎筋和橫筋先用扎絲固定，然后點(diǎn)焊，網(wǎng)片之間的搭接長(zhǎng)度為20D，搭接處須點(diǎn)焊；2）鋼筋網(wǎng)編完后用Φ20，L400雙向各二根（井字架）鋼筋與土釘頭焊接牢固，焊接要求符合規(guī)范。
4.9終噴混凝土
1）經(jīng)檢查確定鋼筋網(wǎng)、井字架焊接牢固后，立即進(jìn)行終噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度160，為確保噴射厚度，可在一定間距的工作面上使用厚度標(biāo)志，（插上200mm的做砼餅8mm鋼筋保證厚度及平整度），終噴混凝土的工藝要求與初噴混凝土的工藝要求相同。
2）噴射混凝土每一臺(tái)班留置一組試塊，噴射混凝土完成后濕水養(yǎng)護(hù)七天。
5安全監(jiān)測(cè)、材料檢測(cè)及土釘試驗(yàn)
5.1為確保邊坡安全與穩(wěn)定，要求隨時(shí)掌握施工整個(gè)過程中邊坡的動(dòng)態(tài)變化，因此，必須在施工過程中實(shí)施信息法施工，施工監(jiān)測(cè)包括對(duì)環(huán)境的保護(hù)監(jiān)測(cè)和對(duì)工程的安全監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中出現(xiàn)的問題，通過修改設(shè)計(jì)反饋到施工工作中去，以指導(dǎo)施工。
施工監(jiān)測(cè)：在噴混凝土的過程中，必須進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與要求內(nèi)項(xiàng)目施工期間每天一次，竣工驗(yàn)收后每10天觀測(cè)一次，持續(xù)6個(gè)月。
5.2施工用材料的質(zhì)量檢驗(yàn)
鋼筋、水泥要有出廠合格證，到現(xiàn)場(chǎng)后抽樣檢驗(yàn)，砂石等原材料均應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范、規(guī)程和設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)禁將不合格產(chǎn)品進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。
5.3土釘基本試驗(yàn)與驗(yàn)收試驗(yàn)
5.3.1基本試驗(yàn)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在大面積土釘正式施工之前，進(jìn)行三根土釘基本試驗(yàn)，試驗(yàn)土釘材料及工藝必須與工程土釘相同，粘結(jié)長(zhǎng)度不少于5m，最大試驗(yàn)應(yīng)力不超過鋼筋的fpyk，加荷方式為分級(jí)連續(xù)加荷，要求獲取土釘?shù)膯挝婚L(zhǎng)度的抗撥力，土釘?shù)膯挝婚L(zhǎng)度承載力（設(shè)計(jì)值）取單位長(zhǎng)度抗撥力的一半，試驗(yàn)操作按《長(zhǎng)沙市擋土墻及基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)、施工與驗(yàn)收規(guī)程》DB43/009-1999.第11.3.5執(zhí)行
5.3.2驗(yàn)收試驗(yàn)的數(shù)量為土釘總數(shù)的5%，最少不少于3根，最大試驗(yàn)荷載為設(shè)計(jì)荷載的1.5倍，試驗(yàn)具體操作按《長(zhǎng)沙市擋土墻及基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)、施工與驗(yàn)收規(guī)程》第11.3.5執(zhí)行
5.3.3抗拔試驗(yàn)數(shù)量為土釘總數(shù)的1%，或不少于3根，抗撥力平均值應(yīng)大于設(shè)計(jì)抗拔力，抗拔力最小值應(yīng)大于設(shè)計(jì)抗拔力的0.9倍。
5.3.4噴射混凝土和注漿體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)
試塊數(shù)量為500m2一組，（或一臺(tái)班一組），并不少于3組，噴射混凝土采用100*100*100mm試模，而凈漿用70.7*70.7*70.7mm的試模成型，混凝土強(qiáng)度不小于C25，注漿體硬化強(qiáng)度應(yīng)大于M20.
6結(jié)束語
根據(jù)本工程的特點(diǎn)，選擇合理的支護(hù)方案是保證工程質(zhì)量和安全的關(guān)鍵。通過分析選取了土釘墻支護(hù)方案；通過驗(yàn)算，確保了結(jié)構(gòu)安全；采取可靠施工工藝和施工技術(shù)，消除質(zhì)量后患；通過支護(hù)結(jié)構(gòu)及周圍建筑物的監(jiān)測(cè)與測(cè)試，引入信息化動(dòng)態(tài)管理，不僅使施工具有科學(xué)性，也為設(shè)計(jì)與合理組織施工提供可靠依據(jù)。最終該支護(hù)結(jié)構(gòu)有效控制了邊坡的位移及周邊建筑物的沉降，保證了邊坡與周邊安全。工程于2005年9月竣工驗(yàn)收后投入使用，一直處于穩(wěn)定狀態(tài)。因此，經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，土釘墻支護(hù)技術(shù)對(duì)處理較復(fù)雜的建筑邊坡支護(hù)比較有利，是一種可靠性、可行性與經(jīng)濟(jì)性支護(hù)技術(shù)。
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