復(fù)合型土釘墻在城市建筑密集區(qū)的應(yīng)用實(shí)例

吳 可

(山西辰誠(chéng)建設(shè)工程有限公司，山西 陽(yáng)泉 045000)

0 引言

基礎(chǔ)土方工程施工是建筑工程施工的一個(gè)重要部分。如何組織基坑土方開(kāi)挖，不但影響到建筑工程的工期、成本，甚至還將影響到工程施工安全和周邊環(huán)境的保護(hù)。特別是在城市的中心地帶、建筑物比較稠密地區(qū)，往往不具備放坡開(kāi)挖的條件，而只能采用在支護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)下進(jìn)行垂直開(kāi)挖的施工方法。在這種復(fù)雜的周邊環(huán)境下，如何創(chuàng)造條件便于基坑土方的開(kāi)挖及基礎(chǔ)安全施工，并且同時(shí)保護(hù)好周邊環(huán)境不受破壞，就成為一個(gè)至關(guān)重要的課題。

在育才路2號(hào)，3號(hào)高層住宅樓施工中，成功運(yùn)用復(fù)合型支護(hù)結(jié)構(gòu)——復(fù)合土釘墻，解決了城市建筑密集區(qū)基坑支護(hù)這一施工難題。復(fù)合土釘墻是由普通土釘墻與一種或若干種單項(xiàng)輕型支護(hù)技術(shù)(如預(yù)應(yīng)力錨桿、豎向鋼管微型樁等)或截水技術(shù)(深層攪拌樁、旋噴樁等)有機(jī)組合成的支護(hù)截水體系，分為加強(qiáng)型土釘墻、截水型土釘墻、截水加強(qiáng)型土釘墻三大類(lèi)。下面對(duì)此項(xiàng)目中，復(fù)合型基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 工程概況

育才路2號(hào)，3號(hào)高層住宅樓工程，位于育才路東側(cè)，為2幢32層的高層住宅樓，結(jié)構(gòu)為框支剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑物占地面積為4 868.98 m2，總建筑面積為 61 564.98 m2。其建筑檐口高度為77.5 m，其建筑基坑周長(zhǎng)為475 m，均緊鄰育才路(相距約12 m)，南側(cè)、東側(cè)、西側(cè)相距不遠(yuǎn)為居民避住區(qū)，且局部地下管線位于施工區(qū)域內(nèi)。

2 周邊環(huán)境保護(hù)要求

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，周邊環(huán)境較為復(fù)雜，不同的環(huán)境對(duì)于基坑支護(hù)有不同的要求。

工地南側(cè)為老式公房居民區(qū)，20世紀(jì)建造的磚混結(jié)構(gòu)，樓板為預(yù)制多孔板。該結(jié)構(gòu)對(duì)地基沉降及變形反應(yīng)敏感，易引起公房不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫，甚至可能危及其結(jié)構(gòu)安全。

工地東側(cè)為一幢6層磚混結(jié)構(gòu)居民住宅樓。為筏板基礎(chǔ)，樓板為全現(xiàn)澆鋼筋混凝土，結(jié)構(gòu)整體性較好，但其距離新建建筑外邊線僅9 m，且新建結(jié)構(gòu)與居民住宅樓之間有三路隱蔽給水線，位置不明，如果基坑支護(hù)方案不合理，可能會(huì)對(duì)該建筑結(jié)構(gòu)安全造成嚴(yán)重影響，或者破壞大院居民供水管線。

工地西側(cè)建筑紅線距離老式居民住宅平房只有5 m，該部位土方只能垂直開(kāi)挖，不能放坡，且老式居民平房結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)陋，無(wú)法承受較大變形。

在這種復(fù)雜的周邊環(huán)境下，如何確保周邊環(huán)境不受影響，如何確保將基坑周邊的土體變形值控制在允許范圍內(nèi)，成為施工中的難點(diǎn)。

3 施工方案的確定及實(shí)施

經(jīng)研究決定，在確定基坑支護(hù)施工方案時(shí)，應(yīng)遵循如下原則:在滿(mǎn)足基坑支護(hù)基本要求的情況下，基坑支護(hù)的施工工期最短，成本最低，對(duì)周邊環(huán)境的影響最小。

1)在建筑物東部存在位置不明的地下管線。該部位位置狹窄，施工機(jī)械無(wú)法進(jìn)入，因此，采用“微型樁+土釘支護(hù)+高壓旋噴樁”基坑，以探明地下管線位置及標(biāo)高。微型樁使用φ100×3.5焊接鋼管，按照1 m間距設(shè)置，在距離0.3 m的內(nèi)側(cè)施工。樁管深入基坑底部3 m以下，φ100×3.5焊接鋼管管壁上間隔300 mm設(shè)置出漿孔。樁孔使用洛陽(yáng)鏟開(kāi)挖，在挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置時(shí)，塞入鋼管進(jìn)行壓力注漿。注漿材料使用摻加速凝劑的水泥漿，水泥強(qiáng)度等級(jí)為32.5級(jí)，水漿水灰比為0.5。在注漿完成一周后，才能使用機(jī)械在鋼管內(nèi)側(cè)進(jìn)行基坑土方開(kāi)挖。土釘墻施工隨同基坑土方開(kāi)挖進(jìn)行，每開(kāi)挖一段就澆筑一段坡腳矮墻，直至基坑底部。為減少邊坡變形量，土釘墻施工完畢后，在其底部施工高壓旋噴樁，加強(qiáng)邊坡基礎(chǔ)。高壓旋噴樁，樁深10.5 m，樁徑500 mm，按照中心間距1 200 mm布置，共2排37根(同時(shí)替代該部位原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)CFG樁)(見(jiàn)圖1)。

圖1 施工方案實(shí)施圖

2)位于建筑物南部和西部的是多年建老式公房。其基礎(chǔ)底部與新樓基底距離接近安全值，同時(shí)，必須嚴(yán)格控制基礎(chǔ)邊坡變形值，因此采用“土釘支護(hù)+放坡+土層鋪襯+外加劑(粘合劑，密實(shí)劑)”支護(hù)方案，即由錨桿、土釘、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土等相互作用(見(jiàn)圖2)，形成一堵類(lèi)似重力式擋土墻。其施工操作按照如下順序進(jìn)行:

a.鉆孔。鉆孔前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求定出孔位并作出標(biāo)記及編號(hào)。當(dāng)成孔過(guò)程中遇到障礙物需調(diào)整孔位時(shí)，不得損害建筑物原定的安全程度。

b.插入土釘鋼筋。土釘鋼筋置入孔前，須在鋼筋上安裝對(duì)中定位支架，以保證鋼筋處于孔位中心。沿釘長(zhǎng)方向，支架的間距可為2 m～3 m，可為金屬或塑料件，以不妨礙漿體自由流動(dòng)為宜。注漿后，其保護(hù)層厚度不小于25 mm。

c.注漿。一般采用重力，低壓(0.4 MPa～0.6 MPa)或高壓(1 MPa～2 MPa)注漿。壓力注漿時(shí)，應(yīng)在孔口或規(guī)定位置設(shè)置止?jié){塞，注滿(mǎn)后保持壓力3 min～5 min。重力注漿以滿(mǎn)孔為止，但在漿體初凝前需補(bǔ)漿一次。各孔內(nèi)注入漿體的充盈系數(shù)必須大于1。

d.注漿材料宜采用水泥漿或者水泥砂漿。水泥漿的水灰比宜為0.5，水泥砂漿的配合比宜為1∶1～1∶2(重量比)，水灰比宜為0.38～0.45。需要時(shí)可加入適量速凝劑，以促進(jìn)早凝和控制泌水。

e.噴第二道面層。先綁扎固定鋼筋網(wǎng)，土釘與面層鋼筋網(wǎng)的連接可通過(guò)墊板、螺帽及土釘端部螺紋桿固定。凝后2 h應(yīng)噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間宜3 d～7 d。養(yǎng)護(hù)視當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件，采用噴水覆蓋澆水或噴涂養(yǎng)護(hù)劑等方法。

f.設(shè)置排水設(shè)施。在基坑頂部設(shè)置寬度為1 m～2 m噴射混凝土護(hù)頂并設(shè)置排水溝，以避免雨水影響邊坡穩(wěn)定。

g.進(jìn)行土體變形監(jiān)測(cè)。在基坑開(kāi)挖前，要對(duì)基坑周邊的地下建筑和設(shè)施、地上建筑進(jìn)行詳細(xì)的勘查，布置觀測(cè)點(diǎn)，建立原始觀測(cè)值。基坑開(kāi)挖過(guò)程中，全程監(jiān)測(cè)、控制。

圖2 鋼筋、混凝土剖面圖

4 施工方案實(shí)施效果

1)通過(guò)施工過(guò)程中和施工完成后對(duì)土體變形的監(jiān)測(cè)，進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析對(duì)比，掌握了第一手資料，及時(shí)對(duì)挖土方法、速度進(jìn)行及時(shí)地調(diào)整，避免了盲目開(kāi)挖現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2)基坑邊坡變形得到了有效的控制。變形均在安全值內(nèi);位移無(wú)論是地下管線還是居民樓，都在允許范圍內(nèi)，確保了公共設(shè)施和居民樓的安全，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

5 采用復(fù)合型基坑支護(hù)體系的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

由于新建住宅小區(qū)位于城市建筑密集區(qū)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，建設(shè)住宅小區(qū)可以考慮采取如下幾種方案:

方案一，對(duì)鄰近結(jié)構(gòu)安全存在問(wèn)題的建筑采取全部拆除的方案。該方案需要發(fā)生的費(fèi)用計(jì)算如下:

拆遷戶(hù)按照一平方米還一平方米的方式進(jìn)行安置，并補(bǔ)償每戶(hù)兩年的建設(shè)期間安置費(fèi)用。

東部1幢樓費(fèi)用:

1)建筑面積:42 m×15 m×6層=3 780 m2，住戶(hù)數(shù)6戶(hù)×6層=36戶(hù);

2)其費(fèi)用為:3 780×1 200=4 536 000元，36×600×24=518 400元。

南部2幢樓的費(fèi)用:

1)建筑面積:72 m×15 m×4層×2幢=8 640 m2，住戶(hù)數(shù)8單元×2戶(hù)×4層=64戶(hù);

2)其費(fèi)用為:8 640×1 200=10 368 000元，64戶(hù)×600元/月×24月=921 600元。

西部平房費(fèi)用:

全部拆除，拆除建筑物施工費(fèi)用估算為30萬(wàn)元。

方案一累計(jì)需要投入資金:453.6+51.84+1 036.8+86.4+17.28+30=1 768.08 萬(wàn)元。

該方案費(fèi)用巨大，業(yè)主方難以接受。

方案二，部分拆除臨近的存在結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題的建筑。東部的6層住宅和西部的平房，由于距離太近，考慮拆除;南部2幢建筑考慮采取支護(hù)措施。其費(fèi)用計(jì)算方法同上。

方案二累計(jì)需要投入資金:609.12萬(wàn)元+拆除費(fèi)用10萬(wàn)元+基坑支護(hù)方案費(fèi)用(估算)25萬(wàn)元=644.12萬(wàn)元。

方案三，采取復(fù)合型基坑支護(hù)方案，所有建筑物均不拆除，住戶(hù)不搬遷。該方案需要發(fā)生的費(fèi)用計(jì)算如下:

無(wú)拆遷費(fèi)用，僅考慮復(fù)合型基坑支護(hù)方案的施工措施費(fèi)。

微型樁費(fèi)用:

東部住宅:30根微型柱×699元/根=18 000元;

西部住宅:30根微型柱×699元/根=18 000元;

土釘墻費(fèi)用見(jiàn)表1。

表1 土釘墻費(fèi)用表

旋噴樁并入樁基工程費(fèi)用，不考慮。

方案三累計(jì)需要投入資金:675 375.36元+36 000元 =711 375.36 元。

以上三種方案資金投入情況對(duì)比如表2所示。

表2 三種方案投入資金對(duì)比表 萬(wàn)元

綜合比較，復(fù)合型基坑支護(hù)方案較方案一節(jié)省資金1 696.98萬(wàn)元，較方案二節(jié)約資金573.02萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

6 結(jié)語(yǔ)

復(fù)合土釘墻是20世紀(jì)末研究開(kāi)發(fā)成功的一項(xiàng)深基坑支護(hù)新技術(shù)。具有支護(hù)能力強(qiáng)，適用范圍廣的特點(diǎn)。可做超前支護(hù)，并兼?zhèn)渲ёo(hù)、截水等性能，是一項(xiàng)技術(shù)先進(jìn)，施工簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)合理，綜合性能突出的深基坑支護(hù)新技術(shù)。特別適合城市建筑密集區(qū)基坑支護(hù)的施工，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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