軟土地基施工下深基坑土釘支護(hù)技術(shù)研究

摘要：由于傳統(tǒng)坡面支護(hù)技術(shù)在軟土地基施工時(shí)，穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致基坑周圍位移較大。針對軟土地基深基坑的特點(diǎn)，采用微型樁復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)進(jìn)行施工作業(yè)。闡述了微型樁、土釘支護(hù)的施工工藝，并分析土釘支護(hù)的作用。利用弧形破壞面滑動(dòng)法，計(jì)算并分析土釘支護(hù)的穩(wěn)定性。通過采用支護(hù)坡面掛網(wǎng)與噴射混凝土的施工方式，進(jìn)一步加固土釘墻強(qiáng)度。實(shí)例分析結(jié)果表明：各個(gè)測點(diǎn)的土釘埋置角度偏差均低于施工最大允許偏差，證明所設(shè)計(jì)軟土地基施工下深基坑土釘支護(hù)技術(shù)的施工效果較好。

關(guān)鍵詞：軟土地基；深基坑；微型樁；土釘支護(hù)；掛網(wǎng)與噴射

0" "引言

土釘支護(hù)是一種利用多根土釘支護(hù)基坑周邊土壤，使其形成的“群落效應(yīng)”，從而達(dá)到對周圍土壤起到支護(hù)的目的。土釘支護(hù)尤其適用于砂質(zhì)、粉質(zhì)、硬塑和干硬的硬土。存在部分軟塑性黏性土?xí)r，通過適當(dāng)處理，也可以使用土釘支護(hù)。目前，土釘支護(hù)應(yīng)用于基坑圍護(hù)的研究案例很多，但現(xiàn)存研究中，關(guān)于軟黏土等深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式的研究卻很少?；诖耍疚膶浲恋鼗┕は律罨油玲斨ёo(hù)技術(shù)展開進(jìn)一步研究。

1" "軟土地基深基坑土釘支護(hù)技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1" "土釘支護(hù)形式選擇

土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)一般由土釘支護(hù)和表層兩部分構(gòu)成，其形成與土體性質(zhì)、支護(hù)坡的形貌以及支護(hù)作用密切相關(guān)。針對軟土地基深基坑的特點(diǎn)，本文采用微型樁復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)進(jìn)行施工作業(yè)。

1.1.1" "微型樁施工

微型樁通常采用在圓周上開有孔洞的鋼管，其末端封閉。通過沖擊的方式，埋入土層中。然后從管中注入漿液，利用洞壁上的孔洞將漿液滲透到周邊土壤中[2]。

1.1.2" "土釘支護(hù)施工

通常，在土釘端部對稱焊接一根短筋，并與其垂直焊接四根形成“井”字形短筋。土釘端面與面層之間的黏結(jié)，一般都是用墊板法。在土釘孔外突出的一端和表層之間，安裝有壓力墊，并用螺帽將其與壓力墊連接起來。注漿硬化后，用扳手將螺帽旋緊。

在距離孔口較遠(yuǎn)的地方留出一小截未黏接。在這個(gè)位置上，可以用泥土填塞，也可以留出空間，待螺帽擰緊后再用灌漿將其填滿。軟土地基中土釘之間存在的“土拱效應(yīng)”作用示意圖[3]如圖1所示。

1.1.3" "土釘支護(hù)作用分析

土體的剪切強(qiáng)度很小，拉伸強(qiáng)度基本可以忽略不計(jì)，因此自然生成坡面僅能豎向地保持一定的坡度，即臨界坡度。軟土地基的土體邊坡在豎向高程大于臨界值、邊坡頂，部超載時(shí)，容易導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。

通常采用支護(hù)結(jié)構(gòu)來承擔(dān)側(cè)向壓力，并抑制其變形發(fā)展。土釘和土體之間共同作用，會使釘間土產(chǎn)生“土拱效應(yīng)”。當(dāng)土層條件良好、土釘間距較小時(shí)，土釘間的土層可構(gòu)成承力拱門。其可作為支點(diǎn)承擔(dān)土層移動(dòng)、松散等側(cè)壓力，并將其傳遞到土釘上[4]。

1.2" "土釘支護(hù)穩(wěn)定性計(jì)算與分析

穩(wěn)定分析在軟土地基工程土釘支護(hù)理論及工程設(shè)計(jì)中具有十分重要的作用。對與復(fù)合土釘支護(hù)穩(wěn)定關(guān)系緊密的各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行初步選擇、檢驗(yàn)，是保證組合土釘支護(hù)設(shè)計(jì)合理、可行和安全的一個(gè)重要前提。復(fù)合型土釘支護(hù)是一種較好的深基坑支護(hù)形式，它的設(shè)計(jì)理念來源于土釘支護(hù)[5]。

1.2.1" "穩(wěn)定性計(jì)算

在軟土地基土釘支護(hù)穩(wěn)定分析中，常用弧形破壞面滑動(dòng)法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。采用弧形滑移法進(jìn)行復(fù)合土釘支護(hù)計(jì)算時(shí)，滑動(dòng)弧形通過土釘支護(hù)、超前樁、攪拌樁產(chǎn)生抗滑移力。

對微型樁進(jìn)行弧形穩(wěn)定分析時(shí)，必須考慮到灌漿土釘抗滑效應(yīng)和樁身抗滑效應(yīng)。土釘支護(hù)中的拉力計(jì)算公式如下：

r=pαxαy" " " " " " " " " （1）

式（1）中：p代表土釘位置的壓力數(shù)值；αx、αy分別表示土釘豎向間距、水平間距。

1.2.2" "穩(wěn)定性分析

在樁基深度大、土釘長度小的工況下，最危險(xiǎn)的滑動(dòng)弧線會在樁基上產(chǎn)生“過樁弧”現(xiàn)象。在這種情況下，既要考慮到土釘?shù)目够?yīng)，又要考慮到樁身的抗滑效應(yīng)。在樁身長度和樁身埋深達(dá)到一定值時(shí)，會在樁身底部出現(xiàn)“樁底弧”現(xiàn)象。過樁弧與樁底弧的破壞模式如圖2所示[6]。深基坑中整個(gè)土釘支護(hù)體系失去穩(wěn)定性，會表現(xiàn)出與重力擋墻相似的特點(diǎn)。因此對其外部整體穩(wěn)定性分析，可按照重力式擋墻的計(jì)算模型來進(jìn)行[7]。

1.3" "支護(hù)坡面掛網(wǎng)與噴射混凝土

在軟土地基支護(hù)坡面上，采用帶筋的噴砂板與土釘墻進(jìn)行相結(jié)合，是土釘墻加固的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。邊坡隆起變形是開挖卸荷、土體側(cè)向變形、塑性變形與裂隙擴(kuò)展等過程的必然產(chǎn)物[8]。對隆起變形的約束，可減弱土體內(nèi)部塑性變形，增強(qiáng)邊坡隆起變形，尤其在裂隙和變形階段。

1.3.1" "確定開挖高度

土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工通常與工作面開挖一起進(jìn)行，每層開挖的最大高度由該土體不發(fā)生破壞的能力決定。在軟土地基中，通常每層開挖的高度為0.8～1.8m。軟土地基中黏土每層開挖高度的計(jì)算公式如下：

（2）

式（2）中：h代表每層開挖的深度；χ表示土體重度；c代表黏土的黏聚力；κ為土體的摩擦角度。

為了方便土釘支護(hù)，軟土地基深基坑的開挖高度，通常應(yīng)與土釘支護(hù)的垂直間距相匹配。每一層基坑的縱向長度，主要根據(jù)交叉作業(yè)中，邊坡穩(wěn)定的邊坡區(qū)域大小以及與施工工序而定，通常設(shè)為10m。

1.3.2" "掛網(wǎng)與噴漿

在施工過程中，應(yīng)盡可能早地進(jìn)行掛網(wǎng)、噴漿施工，以防止土體發(fā)生變形，避免因水土壓力造成的滑坡。

先編制鋼筋網(wǎng)，并采用綁扎鋼絲進(jìn)行加固，鋼筋之間綁扎接頭的搭接長度不少于45cm。然后用25cm左右長的鋼筋打入軟土地基的坡面中，并確定混凝土噴射厚度。最后把鋼筋網(wǎng)焊接到離斜坡不小于5cm的鋼筋上，并在合適的地方增加墊片。

在噴射混凝土過程中，噴頭與土釘墻墻面應(yīng)保持垂直，其距離一般為0.8～1.5m，噴頭工作壓力為0.3MPa。噴漿作業(yè)應(yīng)分段依次進(jìn)行，同一分段內(nèi)噴射順序應(yīng)自下而上，噴射混凝土終凝2h后應(yīng)及時(shí)噴水養(yǎng)護(hù)。嚴(yán)格控制水灰比例，確保混凝土表面光滑、無干斑、無滑動(dòng)、無流動(dòng)等現(xiàn)象。

2" "實(shí)例分析

2.1" "工程概況

某軟土地基施工工程基坑深12m，長150m，寬150m?；?xùn)|側(cè)偏北，距基坑7m，是一幢8層高層磚混結(jié)構(gòu)的住宅樓，基礎(chǔ)埋深約為5.9m。在灰土墊層地基東側(cè)偏南，有一幢高層的高層建筑，一層為地下室，埋深8m，鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)長度為40m，距離基坑9.4m。與本次工程基坑相鄰一側(cè)基坑施工時(shí)，采用了土釘支護(hù)。北面為一棟高層磚木結(jié)構(gòu)的居民樓，基本與基坑邊緣平行?？拷幼钅厦媸且蛔箫埖甑娜狗?。該場地地層結(jié)構(gòu)與巖土特點(diǎn)如表1所示。

2.2" "施工結(jié)果與討論

對上述工程概況分析后，采用本文設(shè)計(jì)的軟土地基施工下深基坑土釘支護(hù)技術(shù)進(jìn)行基坑施工。深基坑的平面施工示意圖，如圖3所示。使用檢測儀進(jìn)行施工數(shù)據(jù)檢測，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。施工結(jié)果如表2所示。由表2的檢測結(jié)果可知，使用本文設(shè)計(jì)的軟土地基施工下深基坑土釘支護(hù)技術(shù)施工后，各個(gè)測點(diǎn)的土釘埋置角度偏差均低于施工最大允許偏差，證明了本文設(shè)計(jì)的（轉(zhuǎn)下頁）（接上頁）軟土地基施工下深基坑土釘支護(hù)技術(shù)的施工效果較好，符合實(shí)際施工需求。

3" "結(jié)束語

土釘支護(hù)是一種利用多根土釘支護(hù)基坑周邊土壤，使其形成的“群落效應(yīng)”，從而達(dá)到對周圍土壤起到支護(hù)的目的。本文將微型樁復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)引入到軟土地基深基坑的工程中，以實(shí)例分析驗(yàn)證的形式，驗(yàn)證了其在工程實(shí)踐中的優(yōu)越性。

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