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　　隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，為緩解人口密集、土地緊張、交通擁擠、環(huán)境污染等引發(fā)的矛盾，地下空間的合理開發(fā)與有效利用已顯得越來(lái)越重要，如地下停車場(chǎng)、地下公共交通通道已廣泛用于國(guó)內(nèi)大城市基礎(chǔ)建設(shè)之中。土釘墻技術(shù)是基坑工程加固新技術(shù)的典型代表，把混凝土與鋼筋材料組合運(yùn)用，大大改善了基坑工程的牢固性?；又ёo(hù)、開挖與地下結(jié)構(gòu)建造技術(shù)成為制約建設(shè)工程造價(jià)、質(zhì)量和速度的一個(gè)重要因素。而復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)具有安全可靠、造價(jià)低、工期短、使用范圍廣等特點(diǎn)，因而獲得了越來(lái)越廣泛的工程應(yīng)用。本文就復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)在某深基坑中的成功運(yùn)用進(jìn)行了分析，以供類似工程參考。

 

 

　?。?）土釘與預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合支護(hù)

 

　　土釘與預(yù)應(yīng)力錨桿這種復(fù)合支護(hù)形式是在當(dāng)?shù)貙訔l件為粘性土層和周邊環(huán)境允許降水，但基坑較深及無(wú)放坡條件的情況下，采用土釘墻、預(yù)應(yīng)力錨桿這種復(fù)合土釘墻形式。在復(fù)合土釘墻的中部設(shè)置1～3排預(yù)應(yīng)力錨桿，對(duì)土釘墻施加初始背拉力，可大大減少土釘墻的位移，提高工程的安全度，滿足不同實(shí)際工程的需要。一般預(yù)應(yīng)力錨桿可采用鋼絞線預(yù)應(yīng)力錨索和鋼筋預(yù)應(yīng)力錨桿，也可采用鋼管預(yù)應(yīng)力錨桿。錨桿錨頭必須與噴射混凝土面層連接可靠，可設(shè)置承壓板和噴射混凝土連梁，錨頭承壓板或連梁通過(guò)計(jì)算確定，保證足夠的強(qiáng)度和剛度，將錨固力有效地傳遞到面層或土層中。復(fù)合土釘墻中預(yù)應(yīng)力錨桿與樁錨體系中的預(yù)應(yīng)力錨桿有所不同，設(shè)計(jì)荷載不宜過(guò)大，一般宜小于300kN。

 

　?。?）土釘與微型樁復(fù)合支護(hù)

 

　　當(dāng)土質(zhì)條件較差，為確保邊坡在土方開挖后和支護(hù)施工完成前的穩(wěn)定性，需采取超前加固措施，即采用土釘與微型樁復(fù)合支護(hù)。由于微型樁的作用主要在開挖人工填土層時(shí)防止塌方及加固填土層，而在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)基坑深度仍取至主坑底，考慮微型樁的作用，從而隱性地增加了基坑整體安全系數(shù)。微型樁常采用直徑100～300mm的鉆孔灌注樁，樁插入基坑底面以下2～3m。微型樁配置鋼筋籠或型鋼，配置型鋼時(shí)，以16～22號(hào)工字鋼應(yīng)用最多。微型樁上常設(shè)置小型冠梁或連梁，將樁連接在一起，連梁上常設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨桿或土釘。

 

　?。?）土釘墻與微型樁、預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合支護(hù)

 

　　當(dāng)基坑開挖線離紅線和建筑物距離很近，且土質(zhì)條件較差，開挖前需對(duì)開挖面進(jìn)行加固，攪拌樁又無(wú)法施工時(shí)，采用土釘墻、微型樁和預(yù)應(yīng)力錨桿這種復(fù)合土釘墻支護(hù)形式。微型樁常采用直徑100～300mm的鉆孔灌注樁、型鋼樁、鋼管樁以及木樁等，預(yù)應(yīng)力錨桿加強(qiáng)土釘墻，限制土釘墻位移。

 

　　（4）土釘墻與止水帷幕、預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合支護(hù)

 

　　這是應(yīng)用最為廣泛的一種復(fù)合土釘墻形式。由于降水經(jīng)常引起基坑周圍建筑、道路的沉降，造成環(huán)境破壞，引起糾紛。所以，一般情況下，基坑支護(hù)均設(shè)置止水帷幕，止水帷幕起止水和加固支護(hù)面的雙重作用。復(fù)合土釘墻中經(jīng)常用到止水帷幕，止水帷幕一般采用相互搭接的深層攪拌樁或高壓旋噴樁，伸入基坑底部2～3m，并需要穿過(guò)強(qiáng)透水層，進(jìn)入到不透水層1～2m。深層攪拌樁造價(jià)比較便宜，它適合于人工填土、一般粘性土和中粗砂以下的砂土地層。單頭攪拌樁直徑常采用500～600mm，間距400～450mm。當(dāng)土質(zhì)較差及水量較大時(shí)，可采用2排或3排攪拌樁形成止水帷幕并加固土體。由于攪拌樁止水帷幕效果好，造價(jià)便宜，而高壓旋噴樁雖易施工但造價(jià)較高，所以在可能條件下均采用攪拌樁作為止水帷幕，只有在攪拌樁難以施工的地層使用旋噴樁。止水后土釘墻的變形一般較大，在基坑較深，變形要求嚴(yán)格的情況下，需要采用預(yù)應(yīng)力錨桿限制土釘墻的位移，這樣就形成了最為常用的復(fù)合土釘墻形式，即土釘墻與止水帷幕、預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合支護(hù)形式。這種形式之所以應(yīng)用廣泛，是因?yàn)樗鼭M足了大多數(shù)實(shí)際工程的需要。在設(shè)計(jì)中，根據(jù)基坑深度、工程地質(zhì)及周邊環(huán)境條件，計(jì)算選擇這種復(fù)合土釘墻的各種參數(shù)。

 

　　（5）土釘墻與微型樁、止水帷幕、預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合支護(hù)

 

　　當(dāng)基坑深度較大，變形要求高，地質(zhì)條件和環(huán)境條件復(fù)雜時(shí)，采用土釘墻與微型樁、止水帷幕、預(yù)應(yīng)力錨桿這種復(fù)合土釘墻形式。這種支護(hù)形式?？纱鏄跺^支護(hù)結(jié)構(gòu)或地下連續(xù)墻支護(hù)。在這種支護(hù)形式中，頂應(yīng)力錨桿一般2～3排，止水帷幕一般為旋噴樁或攪拌樁，微型樁直徑較大或采用型鋼樁。微型樁的作用與水泥攪拌樁類似，但微型樁以一定距離間隔布置，不能止水防滲。

 

 

　　復(fù)合土釘墻的設(shè)計(jì)計(jì)算與土釘墻相似，包括整體穩(wěn)定性分析和土釘抗拔力驗(yàn)算兩部分。

 

　　a)普通土釘墻整體穩(wěn)定性分析計(jì)算采用圓弧滑動(dòng)面方法分析計(jì)算安全系數(shù)Ks：

 

　　Ks=∑ciLiS+∑WicosθitanφiS/∑WisinθiS+∑TNjcos(θi+αi)+ξ∑

 

　　TNjcos(θi+αi)tanφi/∑WisinθiS

 

　　式中Ks—土釘墻整體穩(wěn)定安全系數(shù)；ci—土體的粘聚力(kPa)；φi為土體的內(nèi)摩擦角(°)；Li—土條滑動(dòng)面弧長(zhǎng)(m)；Wi—土條重量(kN)；TNj—土釘?shù)臉O限抗拉力(kN)；S—土釘?shù)乃介g距(m)；θi—滑動(dòng)面某處切線與水平面之間的夾角（°）；αi—土釘與水平面之間的夾角（°）；ξ—折減系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取0.5。

 

　　b)復(fù)合土釘墻整體穩(wěn)定性分析計(jì)算也采用圓弧滑動(dòng)面方法分析計(jì)算安全系數(shù)Kp

 

　　Kp=ks+ξTsAs/∑WisinθiSL+η∑PNjcos(θi+αi)tanφi/∑WisinθiSm

 

　　式中Kp—復(fù)合土釘墻整體穩(wěn)定安全系數(shù)；Ts—微型樁、攪拌樁的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(kPa)；

 

　　As—微型樁、攪拌樁的面積（m2）；PNj—預(yù)應(yīng)力錨桿設(shè)計(jì)承載力（KN）；SL—微型樁、攪拌樁的間距（m）；ξ—組合折減系數(shù)，取值0.5～1.0；Sm—預(yù)應(yīng)力錨桿的水平間距(m)；

 

　　η—折減系數(shù)，根據(jù)預(yù)應(yīng)力水平在取值0.5～1.0之間取值。其于符號(hào)同上。

 

　　對(duì)于施工階段不同開挖深度和使用階段不同位置分別計(jì)算，保證各個(gè)階段各個(gè)位置的安全系數(shù)均滿足設(shè)計(jì)的要求，容許的安全系數(shù)可根據(jù)工程性質(zhì)和安全等級(jí)在1.2～1.5之間選取。

 

　　c)復(fù)合土釘墻中土釘(錨桿)抗拔力驗(yàn)算與土釘墻相同，即：

 

　　KBj=Txjcosαi/eajSxSy

 

　　式中KBj——第j個(gè)土釘(錨桿)抗拔力安全系數(shù)，取1.2～1.5，對(duì)臨時(shí)性土釘墻工程取小值，永久性工程取大值；Txj——第j個(gè)土釘(錨桿)破裂面外土體提供的有效抗拉能力標(biāo)準(zhǔn)值(kN)。破裂面與水平面之間的夾角取(β+φ)/2；Sx，Sy——土釘(錨桿)水平、垂直間距(m)；eaj——主動(dòng)土壓力強(qiáng)度(kPa)。

 

　　四、工程實(shí)例分析

 

　?。?）工程概況

 

　　南方某高層建筑工程項(xiàng)目，地下3層，地上34層，總建筑面積96000m2，其中地下室建筑面積為18000m2?；娱_挖輪廓(長(zhǎng)×寬)為92m×73m，開挖深度約l1.65m。

 

　?。?）地質(zhì)條件及周圍環(huán)境

 

　　該基坑開挖范圍內(nèi)自上而下主要地層有：人工回填土，埋藏植物層，淤泥質(zhì)粘土，粉質(zhì)粘土，粗礫砂，殘積粘土層等。基坑?xùn)|側(cè)和南側(cè)有較密的管網(wǎng)和重要交通道路，

 

　　特別是南側(cè)，道路下有煤氣管，排洪溝，上，下水管等7種管線，離基坑最近處只有2m。北側(cè)相鄰建筑為沉管灌注樁基礎(chǔ)，西側(cè)為待建小區(qū)道路。

 

　?。?）支護(hù)方案

 

　　根據(jù)地質(zhì)和周邊工程條件，基坑支護(hù)南、北、東3面采用復(fù)合土釘墻第一種模式，即單排深層攪拌樁止水帷幕+土釘墻+預(yù)應(yīng)力錨桿，其中南側(cè)為保護(hù)坑邊煤氣管，在長(zhǎng)約36m的地下車道處(坑壁距煤氣管約3m)增加了一排型鋼微型樁，即采用復(fù)合土釘墻第4種模式。支護(hù)參數(shù)為，深層攪拌樁Φ500@400，樁長(zhǎng)14m；土釘設(shè)置7排，長(zhǎng)度10—12m，采用打入式高壓注漿鋼管土釘(Φ48、＆3.5)；預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)置兩排，長(zhǎng)16—18m，由3根Φj15鋼絞線組成；微型樁直徑Φ250，配置型鋼為18α工字鋼；基坑西側(cè)為普通土釘墻，并設(shè)有5口降水井。
 

　?。?）施工與監(jiān)測(cè)情況

 

　　該基坑于2009年6—8月完成基坑開挖和支護(hù)工作。施工期間進(jìn)行了較全面的工程監(jiān)測(cè)，包括基坑周邊水平位移，坡頂和鄰近道路的沉降觀測(cè)，地下水位觀測(cè)，坡體位移觀測(cè)(用測(cè)斜管測(cè)斜)。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，至2009年8月底，基坑周邊位移多數(shù)點(diǎn)在40mm以下，少數(shù)點(diǎn)達(dá)到50～60mm；沉降值多數(shù)點(diǎn)在30mm范圍內(nèi)，特別是在管線密集的東側(cè)和南側(cè)沉降值基本在20mm以下。坡體位移觀測(cè)南側(cè)較大位移部位在地下4.5～8.0m，位移值27～28mm；東側(cè)最大位移在地面下4.5～9.0m，位移值在4l～43mm之間?？傊?，基坑穩(wěn)定情況良好。監(jiān)測(cè)也發(fā)現(xiàn)，在臺(tái)風(fēng)和暴雨以及西側(cè)修路、挖溝、積水對(duì)邊坡部分測(cè)點(diǎn)位移有明顯影響。

 

　?。?）常見(jiàn)的病害處理

 

　　基坑周圍常見(jiàn)的病害有裂縫、坍塌等，施工人員準(zhǔn)確分析病害的成因后制定針對(duì)性的處理方案。處理裂縫通常選用注漿方式，把高性能混凝土砂漿注入裂縫中，充分凝固后達(dá)到加固效果；坍塌處理則要對(duì)邊坡進(jìn)行維修，盡可能在保持原有土體層結(jié)構(gòu)的情況下加固維修。

 

　　綜上所述，在復(fù)雜地質(zhì)條件的地方，復(fù)合土釘墻具有傳統(tǒng)土釘墻無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。復(fù)合土釘墻技術(shù)具有安全可靠、造價(jià)低、工期短、使用范圍廣等特點(diǎn)。但施工流程相對(duì)復(fù)雜，只有確保每個(gè)施工質(zhì)量才能起到最佳的基坑支護(hù)效果。