明挖隧道深基坑支護中關(guān)于土釘墻+排樁的相關(guān)問題探討

【摘要】在深基坑工程中支護結(jié)構(gòu)是否合理直接影響到基坑工程整體的質(zhì)量。因此，在實際深基坑建設(shè)中還應(yīng)結(jié)合基坑的特點、工程所處地理環(huán)境以及水文地質(zhì)條件等選擇合理的支護方式，在保證深基坑支護安全性和穩(wěn)定性的同時，盡可能降低支護費用。其中土釘墻+排樁便是一種良好的支護方式，將其合理的應(yīng)用到深基坑支護工程中能夠達到預想的支護效果。本文對此種支護方式結(jié)合實際工程進行深入分析，為相關(guān)人員提供參考。

【關(guān)鍵詞】明挖隧道；深基坑支護；土釘墻+排樁

隨著城市化進程不斷加快，導致可用的建設(shè)面積逐漸縮小，地上用地已經(jīng)不能滿足建設(shè)需求，因此大量地下空間被開采使用。在進行地下開采的過程中，基坑工程的支護是一項重點內(nèi)容，具有一定難度系數(shù)，不但需要保證支護結(jié)構(gòu)的安全性，同時還應(yīng)避免對周圍建筑物造成影響和破壞。

在深基坑支護工程中土釘墻+排樁技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。一般來說，對于深度較小、對于基坑周邊沒有嚴格要求的邊坡支護更適合應(yīng)用土釘墻噴錨支護，而排樁則在不同要求的邊坡中都可應(yīng)用，但是所需成本較高。

1、土釘墻噴錨支護和排樁支護的原理

1.1土釘墻噴錨支護

土釘墻噴錨支護結(jié)構(gòu)綜合了土釘與鋼筋網(wǎng)噴射混凝土的優(yōu)點，為基坑邊坡進行柔性支撐。在高壓氣流的影響下混凝土與鋼筋網(wǎng)形成一個整體支護面層，進而對面層和被支護土體起到嵌固作用，緩解邊坡承載的壓力，合理控制位移程度，為邊坡穩(wěn)定性提供保障。土頂嵌入土體之內(nèi)，并進行固定，與土體形成復合性重力構(gòu)造，使邊坡整體的土體強度得以提升。鋼筋網(wǎng)則對噴射混凝土面層及土釘應(yīng)力進行調(diào)整，提高支護體系的柔和度，使其更具整體性。這種技術(shù)實現(xiàn)了土體荷載用于支護的效果，從被動支護轉(zhuǎn)化為主動支護。

1.2排樁支護

排樁支護能夠在多種地質(zhì)環(huán)境下應(yīng)用，尤其在深基坑中應(yīng)用較為廣泛，用于排樁擋墻的制作，具有較強的支護剛度、且具有較強的抗彎性，不會產(chǎn)生較大的變形，在施工的過程中無擠土和振動的情況發(fā)生，不會對周圍建筑物造成較大影響。如果樁端嵌入過深的深度或則采用的懸臂裝為單獨式，那么將會影響施工的經(jīng)濟性與可行性。對于對基坑的變形有極高要求的情況下，通常將護坡樁和預應(yīng)力錨桿（或錨索）相結(jié)合的方式進行支護，也就是常說的樁錨支護，并將腰梁橫向連接于預應(yīng)力錨索。受力形式由單頭固定轉(zhuǎn)變成簡支梁體系，有效控制變形情況，具有良好的支護效果。

2、工程背景

2.1工程概況

以某高速公路建設(shè)為例，公路全長為174.8km，施工采用明挖暗埋隧道，隧長度為1200m，在隧道的K35+080-180段，周圍不設(shè)有重要的管線和建筑物，基坑為長條狀，長度為100m，寬度為34m，深度為12.4-14.0m左右，基坑邊線和用地紅線的間距為9.0m，將排樁冠梁施工和坡頂截水溝的施工空間除外，可用于土釘墻施工的寬度為6.5m。此工程基坑內(nèi)的土質(zhì)以黏土為主，且多為硬黏土。

2.2支護方案

根據(jù)施工的水文條件、地質(zhì)狀況、周邊環(huán)境設(shè)施以及基坑深度等情況，決定采用上部土釘墻，下部排樁+鋼管支撐的方案進行支護。并將基坑中間設(shè)置一排立柱，避免跨度較大影響鋼支撐穩(wěn)定能力。

2.3主要支護參數(shù)

上部土釘墻：墻高度為6.5m，土釘墻坡度為1：10，相鄰土釘?shù)木嚯x為1.5*1.5m，且布設(shè)成梅花狀，長度為6.0m。選用C20的混凝土用于面層噴射，同時在內(nèi)部設(shè)置一定的鋼筋網(wǎng)。

下部排樁+鋼支撐：樁距為1.6m，樁徑長1.2m，樁頂標高與土釘墻底部持平。樁長15.0m，嵌固深約7.5m，樁頂?shù)墓诹洪L為120cm、寬為80cm，并將鋼管設(shè)在樁間用于支撐，與樁頂?shù)木嚯x為2.5m。

2.4工況計算

為了對此工程支護體系進行施工的力學研究，采用施工過程全模擬的形式，將應(yīng)力學初始計算土體開挖和支護的施工等進行綜合分析，根據(jù)實際開挖方案開始數(shù)值模擬，比如排樁支撐和換撐的施工的計算。計算概況如下：工況1為初始地應(yīng)力平衡，應(yīng)力場保留，清除速度場和位移；工況2a為將土方挖至低于第一層土釘?shù)?.3m之下；工況2b為第一層土釘施工，土方挖至第二層土釘?shù)?.3m之下；工況2f為土方挖至排樁頂部，最后一層土釘開始施工；工況3為排樁和樁頂冠梁的施工，應(yīng)力場保留，清理速度場和位移；工況4為土方挖至支撐底部；工況5為進行鋼支撐架設(shè)，基坑底部的土方開挖；工況6為底板制作、部分墻位于鋼支撐喜愛0.5m處；工況7為鋼支撐架設(shè)和換撐，將原鋼支撐拆除。

2.5結(jié)論

通過土釘墻的相應(yīng)計算可以知道土釘墻i越小，土釘墻的穩(wěn)定性越強，但位于下部的排樁發(fā)生位移也就較大，導致支護費用增加。土釘墻破壁越大，所需的土釘長度也越長，這樣才能使其穩(wěn)定滑動。因此，選取土釘墻坡比時還應(yīng)充分考慮下部排樁和自身的整體穩(wěn)定性。

3、土釘墻+排樁支護的優(yōu)點與缺點

土釘墻+排樁支護更適合應(yīng)用在基坑深度不太深、四周存在較小的既有荷載同時對變形要求較高的邊坡支護當中。相較于單一的土釘墻支護或者樁錨支護來說，其具有一定支護優(yōu)勢：首先，其能夠有效掌控基坑邊坡變形程度，對變形情況進行檢測合理對土釘結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，能夠靈活增設(shè)錨索或錨桿，操作性較強；其次，融合了土釘墻支護與樁錨支護的雙重優(yōu)勢，也就是說既具經(jīng)濟性又具安全性；再次，結(jié)構(gòu)相對簡單，便于施工操作，對場地大小沒有過多的要求；最后，由于基坑施工涉及到的管道、圍墻、道路等較多因素，而土釘墻+排樁支護技術(shù)不會對此類因素造成過大的影響，因此值得推廣使用。

除上述優(yōu)勢之外，其也存在不可避免的缺陷。具體表現(xiàn)在：首先，其施工工藝較為簡單，適用范圍具有局限性，僅僅適合在較好的土質(zhì)中及含砂厚度較小的邊坡支護中；其次，土釘?shù)呐艛?shù)要比普通錨桿或錨索要多，面層剛度與大口徑排樁相比要小一些，對土方開發(fā)施工及工藝有較高的要求；再次，應(yīng)保證圖定向與排樁之間的作用協(xié)調(diào)，在設(shè)計方面還處于經(jīng)驗期；最后，計算理論還有待進一步完善，在實際施工時，還需對樁頂和既有建筑物加大變形監(jiān)測力度。

結(jié)語：

綜上所述，在明挖隧道深基坑支護中應(yīng)用土釘墻+排樁技術(shù)具有一定的優(yōu)勢，但是選擇支護方案時還應(yīng)充分考慮工程的地質(zhì)條件和水文情況等，保證應(yīng)用的合理性。在實際應(yīng)用時，還應(yīng)保證土釘墻技術(shù)與排樁技術(shù)各方面參數(shù)的合理確定，只有做到各環(huán)節(jié)嚴謹，才能使土釘墻+排樁技術(shù)發(fā)揮優(yōu)勢，提高基坑的穩(wěn)定性。但是這種支護方式也存在一定局限性，對此還應(yīng)加大研究力度，逐步進行完善。總之，合理的運用土釘墻+排樁技術(shù)能夠有降低工程造價，縮短工期，促進工程順利開展。

參考文獻：

[1]王建華，李江騰，廖峻.土釘墻+排樁在明挖隧道深基坑支護中的幾個問題[J].巖土力學，2016，37（4）：1109-1117.

[2]張建峰.土釘墻加排樁錨索在深基坑支護中的應(yīng)用[J].華東科技：學術(shù)版，2016（8）：55-56.

作者簡介：

汪亞，建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計院有限公司安徽分院。