土釘墻+排樁組合結構在深基坑支護中的運用

何柏林，姜志偉

（1.石家莊劉穎工程設計咨詢有限公司，河北 石家莊 050000；2.北華興基礎工程有限公司，河北 石家莊 050000）

土釘墻+排樁組合結構在深基坑支護中的運用

何柏林1，姜志偉2

（1.石家莊劉穎工程設計咨詢有限公司，河北 石家莊 050000；2.北華興基礎工程有限公司，河北 石家莊 050000）

介紹了土釘墻噴錨支護的加固機理，對于毗鄰既有民房的深基坑，采用土釘墻+排樁組合結構支護是一種新的嘗試，應用結果證明這種支護方法安全可行。

土釘墻支護；排樁支護；深基坑；既有建筑物；變形控制

0 引言

伴隨著我國城市建設的快速發(fā)展，我國城市使用土地面積已經(jīng)愈發(fā)緊張。為進一步有效加強對地下空間的使用，我國許多高層建筑中的地下部分層數(shù)也開始不斷增加，隨之其基坑也不斷變大變深。而深基坑支護在施工過程中，不僅需要具備結構的安全，使得地下施工得以在安全順利的情況下進行，更需要保障工程周邊環(huán)境、建筑物不受到破壞。

土釘墻噴錨和排樁技術被廣泛地應用于深基坑支護工程中。一般情況下，土釘墻噴錨支護適用于深度相對較小、且對基坑周邊變形控制不太嚴格的邊坡支護，排樁適用于各種要求的邊坡支護，但費用較高。在一些較深的基坑支護中，往往會采用上部土釘墻+下部排樁聯(lián)合支護的方法。本文結合一工程實例，把土釘墻和排樁技術有機地組合起來并行采用，在鄰近較低房建工程的基坑支護技術中做出了新的嘗試。

1 土釘墻噴錨支護結構的加固機理

土釘墻噴錨支護結構結合了鋼筋網(wǎng)噴射混凝土和土釘?shù)膬?yōu)點，對基坑邊坡提供柔性支撐?；炷猎诟邏簹饬髯饔孟屡c鋼筋網(wǎng)形成支護面層，在面層與被支護土體間產(chǎn)生嵌固層效應，從而改善邊坡受力條件，有效地控制其側向位移，保證邊坡穩(wěn)定。土釘深固于土體內部，與土體共同作用，形成一個復合的重力式結構，以提高整個邊坡土體的強度。鋼筋網(wǎng)能有效地調整噴射混凝土面層與土釘?shù)膽Ψ植?，增加支護體系的柔性和整體性。這種技術使土體荷載成為支護結構的一部分，變被動支護為主動支護。

2 排樁支護結構的作用

排樁支護結構適用于各種地質條件，多用于深基坑，做成排樁擋墻，頂部澆筑混凝土冠梁或圈梁，具有支護剛度大、抗彎能力強、變形相對較小，施工時無振動、無擠土現(xiàn)象，對周邊環(huán)境影響較小等特點。當采用單獨的懸臂樁，樁端嵌固深度過大，施工的可行性、經(jīng)濟性均不甚合理，當對基坑邊坡變形有較嚴格的要求時，一般考慮采用護坡樁與預應力錨桿或錨索結合（即樁錨支護），并用腰梁對預應力錨索進行橫向連接。受力形式從一端固定改為簡支梁體系，極大地減少了變形，發(fā)揮了更為有效的支護作用。

排樁支護結構設計的基本理論和計算方法大體有：古典理論-極限平衡法、彈性抗力法（也稱為彈性地基梁有限元法）、有限元法。一般采用彈性抗力法，這也是現(xiàn)行規(guī)范推薦的基坑支護結構計算方法。

3 工程實例

3.1 工程概況

石家莊市某商務樓，地上8層，地下1層?；娱_挖深度為-7.00 m?；游髌履隙维F(xiàn)存一地上1層民房，基礎埋深為0.80 m，房寬度為5.00 m，基坑下口線距離1層民房基礎邊緣0.50 m。

場地地下水位深度不小于40 m，基坑邊坡相關土層及其參數(shù)見表1。

表1 某商務樓基坑邊坡相關土層及其參數(shù)

3.2 支護結構設計

3.2.1 設計思路

擬支護邊坡位置緊鄰1層民房，且南側鄰近圍墻（建筑紅線），大型設備無法進入施工現(xiàn)場，且坡頂寬度不允許采用大口徑排樁。鑒于前述情況，考慮到既有民房的荷載不大，制定了一套土釘墻+排樁組合支護非常規(guī)方案。

土釘墻可確保整體結構的穩(wěn)定性，可保證結構體具有抗滑及抗傾覆作用，但不能有效控制邊坡土體變形。而在面層上增加小口徑排樁，可有效控制坡頂和既有民房變形，以達到支護目的，確保邊坡安全、穩(wěn)定和既有民房正常使用。

采用的計算模型和參數(shù)見圖1。

圖1 支護結構設計計算模型

3.2.2 設計方案概況

按照前節(jié)計算模型，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范推薦的基坑支護理論，分別進行了土釘墻和排樁驗算，驗算結果：樁身最大水平位移8.64 mm，地面最大沉降量17 mm。

最終確定支護設計方案見圖2、圖3。其中，排樁配筋采用1根18號槽鋼，采用人工洛陽鏟成孔，樁身混凝土強度C25。

為確保排樁整體性，選用1根18號槽鋼作為冠梁，與排樁主筋焊接。

圖2 支護側立面圖

圖3 邊坡支護正立面圖

3.2.3 施工工藝措施

（1）排樁：樁身孔徑300 mm，樁間距0.70 m，采用人工洛陽鏟成孔，間隔成樁；冠梁與排樁主筋焊接。

（2）土方開挖：分步開挖，每步開挖深度須滿足前述支護設計工況要求。

（3）土釘：土釘孔徑100 mm，采用二次注漿。（4）面層：面層內設鋼板網(wǎng)，噴射C20細石混凝土，面層厚度80 mm。

（5）腰梁：采用1根16槽鋼，與土釘鉚接，土釘預加力不小于20 kN。

3.2.4 技術效果

基坑開挖和使用過程中，變形監(jiān)測結果顯示：樁頂和既有民房變形均在預定的控制范圍內，支護效果良好，支護結構的適用性和安全性得到了實踐的驗證。

4 優(yōu)點和缺點分析

土釘墻+排樁組合支護法適用于基坑深度不大、周邊存在的既有荷載較小且又對變形有一定要求的邊坡支護。

4.1 相對于單純的土釘墻或樁錨支護，該法具有的優(yōu)點

（1）基坑邊坡變形在可控范圍之內，可根據(jù)變形監(jiān)測情況隨時調整土釘結構，必要時可適當增加錨桿或錨索，方案具有靈活性。

（2）既有土釘墻的經(jīng)濟性，又有樁錨支護的安全性。

（3）結構簡單，具有施工便利性，有利于解決狹小場地施工難度問題。

（4）基坑周邊環(huán)境一般比較復雜，經(jīng)常毗鄰低矮的房屋、圍墻或圍擋、道路、管道等，可廣泛應用和推廣。

4.2 該法支護尚存缺點

（1）施工工藝簡單，應用范圍具有局限性，僅適用于土層性質相對較好且含砂厚度不大的邊坡。

（2）土釘排數(shù)多于一般的錨桿或錨索設置，面層剛度相對于大口徑排樁強度較小，對土方開挖工序和工藝要求相對較高。

（3）土釘墻和排樁作用的協(xié)調性不易掌握，設計基本上屬于純經(jīng)驗階段。

（4）計算理論不夠完善，有待于進一步研究和驗證。施工過程中，必須加強對樁頂和既有建筑物的變形監(jiān)測。

This paper introduces the reinforcement mechanism of soil nailing wall spray anchor bracing.For the deep foundaction pit,adjacent to the houses，using the soil nail wallt+supporting pile composite structure is a new attempt.The application result proves that this support method is safe and feasible.

soil nailing wall supporting；row piles retaining structure；deep excavation；existing building；deformation control

何柏林（1966-），男，本科，高級工程師，研究方向為巖土工程。

蔚清）（

2014-9-10）