摘要：某醫(yī)院建筑采用土釘墻支護結(jié)構(gòu)進行深基坑圍護，以此工程為例介紹了其參數(shù)設(shè)計、主要施工技術(shù)措施、應(yīng)急處理預案及實踐成效。
1工程概況
某醫(yī)院新建病房大樓總建筑面積32840m2，地上主樓十七層，裙房三層，地下一層，建筑總高度72.6m，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)最大開挖深度6.0m。該場地地質(zhì)主要指標見表1，地下水位埋深-0.50m，地下室底板坐落于土層②-2上。
該工程南側(cè)距七層病房樓最近距離22.6m，東側(cè)距泵房4.4m，西側(cè)為臨近主干道的施工主要出入口和道路，距離小于4m，北側(cè)距消防通道1.2m。
因基坑東、北、西三側(cè)臨近建筑物或主要通道，為防止建筑物開裂或通道缺失，據(jù)此并經(jīng)專家論證，除南側(cè)邊坡采用自然放坡外，在深基坑圍護最困難的東、北、西三側(cè)邊坡采用土釘墻支護結(jié)構(gòu)進行基坑圍護。
2土釘墻支護機理
土釘墻支護體系是一種通過“土釘”與土（或巖石）牢固結(jié)合而共同工作的主動制約機制的支擋體系。它一方面體現(xiàn)了土釘與土界面間阻力的發(fā)揮程度，另一方面，由于土釘與土體的剛度比相差很大，所以在土釘墻壁進入塑性變形階段后，土釘自身作用逐漸增強，從而改善了這種復合土體塑性變形和破壞性狀。
3土釘墻參數(shù)設(shè)計
3.1根據(jù)工程類比和經(jīng)驗，初選結(jié)構(gòu)各部分尺寸。
因場地條件限制，本工程采用直立邊坡加砼噴漿土釘墻支護作為基坑圍護。初步選擇土釘Φ20（Ⅱ級）鋼筋，孔徑100mm，水平傾角15°，水平和豎向間距均為1.2m，四排土釘呈梅花狀布置，長度自上而下依次選擇11m、13m、13m和10.5m。噴射砼面層厚度100mm，內(nèi)配ф8（Ⅰ級）@200×200焊接鋼筋網(wǎng)片，端頭用長度為300mm的Φ16（Ⅱ級）鋼筋做成井字壓筋，分別與土釘及網(wǎng)片焊接連接。土釘與土體之間的界面粘結(jié)強度τ取值為60KPa。
3.2設(shè)計參數(shù)驗算（僅選擇最底層土釘計算，其余過程從略）
對于c/rH=20.4/19.2×6=0.177>0.05的粉質(zhì)粘土
ka=tg2（45°-？覫/2）=tg2（45°-15°/2）=0.59
則：
?、偻馏w自重引起的側(cè)壓力峰壓
pm=ka（1-2c/rH√ka）rH=karH-2c√ka=0.59×19.2×6-2×20.4×√0.59
=36.63KN/m2≤0.55karH=0.55×0.59×19.2×6=37.38KN/m2。
?、诘乇砭己奢d引起的側(cè)壓力：pq=kaq=0.59×40=23.60KN/m2。
?、墼谕馏w自重和地表均布荷載作用下的每一土釘中所受的最大設(shè)計拉力：
N=（pm+pq）SvSh×1/cos？覫=（36.63+23.60）×1.2×1.2×1/cos15°=89.79KN。
?、茉O(shè)計內(nèi)力尚應(yīng)滿足（1）式，即
Fs，dN≤1.1πd2/4×fyk（1）
因：Fs，dN=1.2×89.79=107.75KN
<1.1πd2/4×fyk=1.1×3.14×0.022/4×335×103=115.71KN
故：選擇直徑Φ20（Ⅱ級鋼）作為土釘及其水平、豎向、水平傾角等數(shù)據(jù)合適。
?、萃玲旈L度需滿足（2）式（僅選擇最底層土釘計算，其余過程從略），即
l≥l1+Fs，dN/πd0τ=6tg[90°-（45°+？覫/2）]+Fs，dN/πd0τ
=6tg37.5°+107.75/（3.14×0.1×60）=10.32m。（2）
故最底層土釘選擇長度為10.50m。
3.3內(nèi)部整體穩(wěn)定性土釘墻支護是從上往下逐層施工。在施工階段的穩(wěn)定性往往比建成后更處于危險狀態(tài)，尤其是在某一層開挖完畢而土釘尚未安裝的情況下。因此，對施工期間不同開挖深度及基坑地面以下可能滑動面，按照《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）有關(guān)計算公式，采用圓弧滑動簡單條分法利用微機驗算邊坡的內(nèi)部整體穩(wěn)定性。因計算過程繁雜，在此闡述忽略。
4主要施工技術(shù)措施
①邊坡開挖：根據(jù)專項施工方案，邊坡分層開挖、分層支護。每層開挖深度1.0m左右，開挖寬度以滿足一個作業(yè)面支護作業(yè)為宜，并采用跳格開挖技術(shù)措施，以使相鄰坡面噴射砼面層達到一定強度可作業(yè)為止，通常間隔時間為3～5天。
②修坡：機械開挖后，由人工鏟除邊坡上的松土和欠挖土體，填實超挖洞孔，進一步提高邊坡的平整度。為防止作業(yè)面有較大滲水，設(shè)置臨時排水孔，待邊坡噴射錨作業(yè)完成后，可作為坡面泄水孔處理。
?、弁练酵谶\：采用邊挖邊支護邊運出的施工方案。
?、軖炀W(wǎng)：鋼筋網(wǎng)的直徑、間距和構(gòu)造按照支護設(shè)計圖紙施工，鋼筋網(wǎng)離邊壁不小于30mm，各層鋼筋網(wǎng)之間應(yīng)焊接牢固，搭接長度300mm滿足規(guī)范要求。錨頭是與水平加強肋和鋼筋連接的關(guān)鍵部位，施工時應(yīng)保證其面網(wǎng)的剛性。
?、莩煽祝鹤鳂I(yè)面上的土釘孔位、直徑、深度、角度、間距、排距等均應(yīng)符合支護設(shè)計圖紙要求，使用錨桿機造孔過程產(chǎn)生的殘泥漿應(yīng)清洗干凈。施工時應(yīng)做好相關(guān)隱檢記錄。
?、尥玲敿巴玲敹祟^的制作和安裝：應(yīng)滿足支護設(shè)計圖紙和鋼筋焊接技術(shù)規(guī)程要求。土釘支撐架控制間距在2～3m之間。
⑦土釘注漿：采用水灰比為0.4～0.5的水泥漿，注漿管插至距孔底250～500mm處，孔口部位設(shè)置止?jié){塞及排氣管，注漿壓力0.4～0.6MPa。
?、鄧娚漤牛翰捎肅20細石砼，順序為自下而上垂直坡面噴射，且噴頭與坡面距離控制在0.8m～1.0m范圍。鋼筋網(wǎng)在噴射一層混凝土后鋪設(shè)，鋼筋保護層厚度不小于20mm。
⑨排水：開工前做好排水明溝以及出入口處洗車槽的污水排放溝?；油瓿珊螅谄旅婕捌马敳糠厙娚銫20細石砼100厚，其四周磚砌止水坎200高；在坑內(nèi)設(shè)置臨時集水井，注意及時有組織地排放基坑內(nèi)的積水，減少基坑浸泡時間，降低基巖軟化程度。
?、馐┕べ|(zhì)量監(jiān)控：在施工中加強對各工序和各環(huán)節(jié)的技術(shù)監(jiān)控，出現(xiàn)特殊問題應(yīng)及時處理，必要時修改支護設(shè)計參數(shù)和施工方案，確保施工質(zhì)量和安全。對支護結(jié)構(gòu)施工及使用的原材料和半成品按照相關(guān)施工驗收標準進行檢驗。
{11}基坑監(jiān)測：為確保基坑的安全開挖，在整個施工過程中進行基坑監(jiān)測，由專業(yè)的監(jiān)測隊伍進行全過程觀測，并及時將監(jiān)測資料反饋，以便及時分析處理做到信息化施工。
{12}基坑周圍8m范圍內(nèi)堆載不得超過15Kpa，嚴禁重車行駛、停放。
5應(yīng)急處理預案
?、偃缡┕ぶ邪l(fā)現(xiàn)局部位移超過警戒值時，及時匯報設(shè)計單位，可采取加長、加密土釘或放慢挖土速度等方法控制基坑壁位移。
?、谌玳_挖至坑底，發(fā)現(xiàn)基底隆起或管涌現(xiàn)象時，應(yīng)在該區(qū)域加設(shè)井點或土方回填，并及時報設(shè)計處理。
?、墼陂_挖過程中如發(fā)現(xiàn)位移較大，地面有水平錯裂縫出現(xiàn)時，可暫時停止挖土或回填三合土反壓，并用水泥砂漿填筑灌實裂縫。
?、墁F(xiàn)場配備如草包、速凝劑等應(yīng)急搶險物資。
⑤在對周圍路面沉降觀測過程中，如發(fā)現(xiàn)其沉降趨勢超過警戒值，則須在路面周圍適當位置設(shè)置回灌水井，以減少其下地下水位的降低速度，穩(wěn)定沉降速率。
⑥現(xiàn)場應(yīng)投入必要的搶險物資和設(shè)備，特別需配有發(fā)電機，以保證井點即使遇到停電也能迅速恢復降水。
6結(jié)束語
整個基坑支護工程在距原建筑物較近且地質(zhì)條件較差的情況下，采用土釘墻結(jié)構(gòu)進行支護，首先在對工程總體的施工質(zhì)量上得到保證。其次在工期方面，土釘墻施工無獨立的工期要求，和土方開挖工期30天一致，相對于其它如深層水泥攪拌樁支護結(jié)構(gòu)的62天計劃工期，其為工程的及早建設(shè)節(jié)省了一個月的時間。再者在經(jīng)濟方面，土釘墻支護結(jié)構(gòu)造價在30萬元左右，而深層水泥攪拌樁支護結(jié)構(gòu)的造價約70萬元，二者比較節(jié)省了近40萬元的工程費用。
實踐證明，土釘墻支護技術(shù)具有及時、快速、隨挖隨支與基坑同步施工，且不占獨立工期，占用施工場地小，邊坡位移小，邊坡穩(wěn)定效果好，經(jīng)濟效益也十分明顯等特點，因此，對于本工程而言，該技術(shù)的應(yīng)用是成功可行的。
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