土釘墻在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

(太原市第二建筑工程公司，山西太原 030013)

1 工程概況

慧澤家園C座住宅樓位于太原市體育路，某開發(fā)公司開發(fā)，我公司負(fù)責(zé)施工。其基坑設(shè)計(jì)范圍60.6 m長，17.6 m寬，9 m深，土質(zhì)上層為雜填粘土，下層為粉質(zhì)粘土。

2 選題理由

1)深基坑支護(hù)是高層基礎(chǔ)工程施工的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。

2)設(shè)計(jì)院的灌注樁支護(hù)方案偏于保守，也不經(jīng)濟(jì)。

3)施工場地狹小，工期緊張。

3 現(xiàn)狀調(diào)查

深基坑支護(hù)是近年來地基基礎(chǔ)工程的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，在缺乏規(guī)范和成熟經(jīng)驗(yàn)的情況下，好多城市的深基坑支護(hù)都出現(xiàn)過一些問題。調(diào)查結(jié)果見表1。

表1 深基坑支護(hù)現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果

從表1可以看出，造成深基坑支護(hù)事故的主要原因是支護(hù)方案的選擇和(止)降水不理想，兩項(xiàng)累計(jì)頻率達(dá)到81.9%。

4 設(shè)定目標(biāo)

針對(duì)調(diào)查當(dāng)中發(fā)現(xiàn)的主要問題，我們?cè)O(shè)定以下目標(biāo):

1)確定適當(dāng)?shù)氖┕し桨?，合理施工，確保安全。2)節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。

5 原因分析

5.1 支護(hù)方案不合理

1)計(jì)算錯(cuò)誤:主要是所采用參數(shù)有誤，地質(zhì)報(bào)告不詳實(shí);人為因素，未進(jìn)行專門培訓(xùn)。

2)現(xiàn)場情況與地質(zhì)報(bào)告不符或現(xiàn)場勘察沒有徹底。

3)方案沒有針對(duì)性或方案未經(jīng)論證。

5.2 施工不合理

1)未按設(shè)計(jì)方案施工，施工方更改方案，工期、成本等因素;

2)未達(dá)到工藝要求，員工素質(zhì)低，未進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn);

3)組織施工不科學(xué)，沒有詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)。

6 要因確認(rèn)

通過各種原因分析，要因確認(rèn)結(jié)果如下:

1)方案未經(jīng)論證、核實(shí);

2)組織施工不科學(xué)。

7 制定對(duì)策

1)提出的對(duì)策見表2。

表2 深基坑支護(hù)施工質(zhì)量控制對(duì)策

2)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，暫定四種方案進(jìn)行討論(見表3)。

表3 深基坑支護(hù)不同施工方案比較分析結(jié)果

通過對(duì)比，采用土釘墻支護(hù)較合理，下面就針對(duì)土釘墻支護(hù)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)計(jì)算與驗(yàn)證。

1)地質(zhì)情況。a.雜填粘土:0.5 m ～ 1.5 m，φ =15°，C=15 kPa;b.粉質(zhì)粘土:1.5 m ～23.5 m，φ =30°，C=15 kPa。

2)平均土層厚度(基坑深9 m)。a.雜填粘土:1 m;b.粉質(zhì)粘土:8 m。

3)采用參數(shù)。a.①號(hào)土:φ =15°，C=15 kPa;②號(hào)土:φ =30°，C=15 kPa。b.γ =20 kN/m3。c.地面超載:q=20 kN/m3。

4)按土釘所受土壓力公式:

其中，Ti為第i個(gè)錨釘所受的壓力;q為坡上超載，kN/m2;γ為土的重度，kN/m3;Hi為第i個(gè)土釘?shù)母叨龋琺;Sx，Sy分別為土釘水平及垂直間距，取1.5 m;C為土的粘聚力，kPa。

代入式(1)得:

5)按土釘抗拔力(滑裂面外)計(jì)算公式:

其中，Tui為第i個(gè)土釘(滑裂面外)的抗拔力，kN;D為鉆孔直徑，m，取0.1 m;Lbi為第i層錨釘深入破裂面外穩(wěn)定區(qū)長度，m;τfi為錨體砂漿與土體間各層土的粘結(jié)強(qiáng)度，kN/m2，參照《土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》，取值如下:

粘土為40 kPa，粉質(zhì)粘土為80 kPa。

而式(2)中:

其中，Ti為第i層土釘所受土壓力，前面計(jì)算已得出;Tt為試驗(yàn)拉拔力;Ko為安全系數(shù)，一般取1.5;Lbi為第i層穩(wěn)定區(qū)內(nèi)長度，m。

而式(3)中:

將式(4)代入式(3)得:

將式(3)代入式(2)得:

6)安全系數(shù)K計(jì)算公式:

計(jì)算得:

7)按不同深度土釘總長度公式:

式中:LNi——第 i層土釘總長，m;

Lai——第i層土釘滑移面內(nèi)長度，m;

Lbi——第 i層滑移面外長度，m。

對(duì)性能相差不遠(yuǎn)的分層土體φ及C值取各層土的φ，C值，按厚度加權(quán)平均得:

2≤N ＜10，OA'=0.3h(N 為標(biāo)準(zhǔn)錘擊數(shù)4.3)。

解得:

當(dāng) OA1=10.7 m，La1=5.3 m，LN1=6 m，OA2=9.2 m，La2=4.5 m，LN2=7.4 m，OA3=7.7 m，La3=3.8 m，LN3=9.5 m，OA4=6.2 m，La4=3.0 m，LN4=10.6 m，OA5=4.7 m，La5=2.3 m，LN5=11.2 m，OA6=3.2 m，La6=1.6 m，LN6=10.7 m。

8)深度在9 m的各層土釘，其計(jì)算結(jié)果匯總?cè)缦?

∑T=286.03 kN，∑Tu=838.29 kN，K=2.93。

9)土釘計(jì)算公式:

10)抗滑安全驗(yàn)算:

其中，KH為抗滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù);ETi為墻后主動(dòng)土壓力;Fi為假設(shè)墻底斷面上產(chǎn)生的抗滑合力;B為寬度(0.4H～0.8H)。設(shè)寬度為6 m，φ按底部30°。

通過計(jì)算驗(yàn)證所有安全系數(shù)K均大于規(guī)范要求的1.5，設(shè)定方案滿足要求。證實(shí)了該方案的可行性。

8 對(duì)策實(shí)施

1)編制施工方案。

2)施工工藝。

采用先噴后錨，挖土到土釘位置下一定距離鋪鋼筋網(wǎng)，并預(yù)留搭接長度，噴射混凝土，達(dá)到一定強(qiáng)度，打入土釘，挖第二層坑到第二層土釘下一定距離鋪鋼筋網(wǎng)，與上層鋼筋網(wǎng)上下搭接好，同樣預(yù)留鋼筋網(wǎng)搭接長度，噴射混凝土，打第二層土釘，直到基坑全部深度。

3)施工段劃分。

實(shí)行平行流水作業(yè)，按土釘高度下500 mm作為分層面，共分六層，在同一分層面上劃分四個(gè)施工段分段施工，縮短工期15 d。

4)施工監(jiān)測。

a.沿基坑邊每10 m設(shè)一個(gè)觀測點(diǎn)，用經(jīng)緯儀觀測坡頂水平位移，基坑開挖期間，每天測一次，正常情況下5 d測一次。b.利用已設(shè)定的點(diǎn)，用水準(zhǔn)儀測坡頂沉降，基坑開挖期間每天測一次，正常情況下5 d測一次。

9 總體評(píng)價(jià)

通過這次使用，不僅有效的克服了工程中遇到的難題，而且有效的保證了工程質(zhì)量及工期，為我們以后的施工奠定了基礎(chǔ)。今后的工作我們將繼續(xù)發(fā)揚(yáng)求實(shí)創(chuàng)新，協(xié)作奉獻(xiàn)的精神，學(xué)無止境，以質(zhì)取勝，以優(yōu)取信，企業(yè)才能更好發(fā)展。

［1］余志成.深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工［M］.施文華，譯.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1997:281.

［2］杜曰武.基坑支護(hù)技術(shù)若干問題的思考［J］.山西建筑，2011，37(1):53-54.