錨管式土釘墻在軟土地基的應用

［摘要］八十年代中期特別是進入九十年以后，高層和超高層建筑建設項目大增。在城市建設不斷發(fā)展的同時，各種地下建筑物也迅速興建，如地下鐵路、地下停車場、地下商場及高層建筑的地下人防、停車場。地下工程往大深度方向發(fā)展給高層建筑基坑支護建造帶來許多困難。土釘墻支護在1979年國標會議對其經(jīng)濟性和安全性均予以肯定。我國80年代將其引入國內(nèi)，主要在治理滑坡、隧道支護等大型土木工程中應用。該項技術用于高層建筑深基坑開挖，是進入上世紀90年代才用于工程實際的，在軟土地基中采用錨管式土釘墻支護是近十幾年才出現(xiàn)的擋土技術，在浙江、福建、上海、廣東等沿海地區(qū)軟弱土層中近十幾年得到成功的應用。本文主要介紹此技術在溫州軟弱土層中工程中的應用，對設計、施工與監(jiān)測等方面進行分析與總結(jié)，旨在為同行們在軟弱土層土釘墻支護結(jié)構(gòu)的應用積累經(jīng)驗。［關鍵詞］深基坑支護

錨管式土釘墻支護

擋土技術

軟弱土層

監(jiān)測

信息化管理

一

軟土地基支護特點難點溫州軟弱土層中工程在基坑深度影響范圍內(nèi)，地基土大都由雜填土、粘土及淤泥等三個工程地質(zhì)層組成，具體構(gòu)成與分布特征如下：雜填土：雜色，多以碎磚、瓦礫、碎石快、舊建筑物基礎，砂礫、粘性土等組成，局部含有生活垃圾；濕～飽和、松散~稍密，中～高壓縮性。粘土：灰黃、褐黃色、褐灰色，多含鐵錳質(zhì)氧化物、腐植物根莖；可～軟塑，中～高壓縮性。淤泥：青灰色，有時含少量粉細砂，腐植物碎屑，貝殼殘片，流塑、高壓縮性、高靈敏度。場地地層地下水多屬地表潛水，其水位受季節(jié)變化、大氣降水、人工地表排水等因素影響。在沿甌江地帶還經(jīng)常遇到粉砂層、砂層，可能有地下承壓水，支護設計施工要考慮流砂及降水止水問題。軟弱土層基坑支護具有以上特點外還有以下幾個難點：1、

舊城改建的新建工程大都位于就建筑群與道路包圍中，基坑影響范圍內(nèi)有多條電力、通訊、煤氣、市政管網(wǎng)，環(huán)境條件都很復雜。2、

現(xiàn)場土質(zhì)多為淤泥，大都淤泥含水量很高，土質(zhì)流塑、高壓縮性、高靈敏度，開挖后邊坡穩(wěn)定性極低。3、

溫州等沿海地區(qū)雨水多，土方開挖期間大都會碰到雨季，土體含水量高，土體內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角會大大降低。4、

有時基坑工程開挖場地小，開挖深度深，施工工期長，發(fā)生事故的機率高。發(fā)生事故經(jīng)常會影響甚至破壞周圍建筑物及工程樁，處理難度大、時間長、費用多。二

基坑支護方案設計通過對安全性、工期及造價的綜合比較，軟弱地基確定采用土釘墻支護相結(jié)合的方案，并利用錨管代替?zhèn)鹘y(tǒng)的土釘，以增加土釘錨固能力，受錨管式土釘墻的作用，土體放坡坡度可以相對較陡，同時抗滑移、抗傾覆和整體穩(wěn)定性均可達到要求。軟土地基錨管式土釘墻在基坑挖土深度不超過5米的基坑工程中造價較低，經(jīng)濟優(yōu)勢明顯，安全系數(shù)高；基坑挖土深度超過5米的基坑工程中造價較高，經(jīng)濟優(yōu)勢不明顯，安全系數(shù)降低；基坑挖土深度超過7米的基坑工程安全系數(shù)很低，風險過大，建議不要采取錨管式土釘墻基坑支護。基坑支護的設計應本著“安全可靠、技術先進、經(jīng)濟合理、施工方便”的原則1、設計驗算內(nèi)容：1)

基坑整體穩(wěn)定驗算；2)

基坑抗拔強度驗算；3)

基坑底抗隆起穩(wěn)定驗算；4)

基坑抗傾覆穩(wěn)定驗算。2、設計參數(shù)取值說明1)

地面嚴禁超載，地面堆載取10~15kN/m2。2)

土體內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角考慮雨季、臺風影響折減30%

。3)

土壓力計算。采用朗肯土壓力理論進行計算，水土合算。驗算時淤泥中的抗拔力控制在5kN/m內(nèi)（可以根據(jù)錨管抗拉拔試驗進行調(diào)整），設計中的土釘?shù)目估踩禂?shù)應大于1.5；抗隆起、抗滑動、抗傾覆的安全系數(shù)應大于規(guī)范要求。3、設計方案1)

錨管采用φ48mmＸ3.5mm鋼管制作，在管壁上呈梅花形開設φ10mm注漿孔，孔距500mm；2)

錨管內(nèi)注漿用水泥漿水灰比0.45，注漿壓力為0.4.~0.6MPa，注漿量不小于25~30kg/m；3)

基坑斜坡面噴射混凝土強度等級為C20，水泥采用32.5級或32.5R級普通硅酸鹽水泥，噴射厚度100mm，內(nèi)配φ6.5@250雙向鋼筋網(wǎng)片，龍骨為φ16；4)

設計出錨管長度、錨管水平間距；5)

放坡坡度為1：0.3；6)

為防止坑底的隆起、滑移，于坡腳處采用密排一定長度、粗細的松木樁；7)

挖土至第一道錨管標高深度，沿基坑各邊，每完成10m長度的土方開挖立即進行相應范圍內(nèi)的土釘墻及土坡護坡施工；8)

待已施工完的土釘墻達到70%設計強度后，即土釘墻完成6~7天后，可挖土至下一道土釘標高深度，進行下一道錨管的施工。9)

基坑地表設置明溝排除地面水，坑內(nèi)采用盲溝、集水井方式排水。10)

基坑周圍地面堆載不得大于10~15kN/m2。11)

基坑監(jiān)測內(nèi)容包括土釘墻的墻頂水平位移，土釘墻沿深度方向深層土體水平位移（利用測斜管監(jiān)測）；基坑開挖過程中應定人定期進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常及時采取應急措施。12)

基坑支護沿深度的水平位移監(jiān)測：最大側(cè)向水平位移控制值為H/100

，位移變化控制值為連續(xù)三天不大于5mm/天，當天不大于15mm。三

錨管支護施工簡介1、錨管支護按設計坡度進行放坡，坡面采用C20噴射混凝土護坡，內(nèi)配φ6.5@250鋼筋，坡頂設一道200×200排水溝。2、土釘墻施工工藝流程土釘墻施工與挖土交錯進行，相互影響，其工序為：先開挖第一層土體，再進行第一道土釘墻施工，待支護強度達到要求后再進行第二層土方開挖，依此類推。

┌──錨桿制作────┐放線→開挖→修坡→安放錨桿→坡面編網(wǎng)噴砼→錨桿注漿→等待強度→開挖下層

└──────

監(jiān)

測

3、土釘墻支護錨管采用Φ48Ｘ3.5鋼管制作；根據(jù)錨管受力情況，在錨管后2/3段管壁上按300mm間距呈梅花形開設10mm小孔，前1/3段管壁上按1000mm間距開設小孔，并注漿錨固；錨管內(nèi)注漿采用素水泥漿，注漿壓力0.4~0.6Mpa；土釘墻坡面噴射砼強度等級為C20。錨管在施工過程中的定位偏差小于50mm，錨管孔使用注漿的水泥漿水灰比約為0.45；錨管按設計間距設置，坡面用Ф6.5鋼筋按250×250mm編織掛網(wǎng)與錨管頭連接，錨管頭設置2Ф16與通長橫梁鋼筋2Ф16焊接，噴射C20厚度為100mm的混凝土（粗骨料粒徑為5-10mm）?；庸こ淘谑┕ぶ袊栏窆芾恚又ёo施工中嚴格按以下措施：1、

坡頂設一道200×200排水溝，阻止地表水進入基坑土體，嚴禁基坑內(nèi)存在長期泡角現(xiàn)象，基坑底部做好排水措施。這樣可以基本保證土體設計參數(shù)與實際相符。2、

地面嚴禁超載，地面堆載取10~15kN/m2。特別是基坑邊嚴禁堆放鋼筋、水泥、塊石等材料。嚴禁基坑邊走重型車輛、停放重型車輛。3、

嚴禁基坑邊出現(xiàn)大的震動荷載，砼攪拌機等機械放在基坑影響范圍之外。4、

軟土基坑必須分層開挖，到淤泥層后，必須跳挖，挖土長度不超過8m。挖好后及時頂管，嚴禁暴露。已施工完的土釘墻達到70%設計強度后，即土釘墻完成6~7天后，可挖土至下一道土釘標高深度，進行下一道錨管的施工，嚴禁盲目搶工期。5、

基坑開挖過程中，采取措施防止碰撞支護結(jié)構(gòu)、工程樁，避免擾動基底原狀土。嚴禁超挖，挖土深度控制在設計錨管下30cm內(nèi)。6、

開挖至坑底標高后，坑底及時進行基礎工程施工。7、

錨管打入角度嚴格控制在50內(nèi)，防止打入角度過大，降低錨管設計有效長度，特別是最下面二排錨管。8、

開挖之前編制監(jiān)測方案，開挖時及時觀測，特別是大面積退土時加強監(jiān)測。增加監(jiān)測頻率，遇到監(jiān)測數(shù)據(jù)超過警戒值或不收斂及時報告設計單位，并采取措施控制支護變形。9、

編制應急措施、應急預警方案，準備應急回填沙袋、挖土機、運輸車輛，準備應急搶險人員、物資。10、最好在工程開工前進行錨管抗拉拔試驗，好讓設計單位有可靠的設計依據(jù)。

四

錨管支護施工的監(jiān)測為確保施工安全和開挖的順利進行，在整個施工過程中應進行全過程監(jiān)測，實行動態(tài)管理和信息化施工，及時獲取基坑開挖過程中支護結(jié)構(gòu)及周圍土體的受力與變形情況，隨時對施工方案進行調(diào)整。一般情況下，開挖期間每天觀測一次，如遇天氣變化或位移、沉降變化速率出現(xiàn)異常時，應增加觀測次數(shù)。把每天觀測的數(shù)據(jù)匯總，并分析每個觀測點位移趨勢，根據(jù)其發(fā)展趨勢分析整個基坑的穩(wěn)定情況，以便及時采取安全應對措施。由于溫州地層地下水大都屬地表潛水，其水位受季節(jié)變化、大氣降水、人工地表排水等因素影響。而且本工程淤泥質(zhì)土具有不透水性，所以不必進行地下水位監(jiān)測。但地下水位承壓水的深基坑工程，特別是砂性土要特別注意地下水位的監(jiān)測。信息化管理應貫穿于基坑工程的始終。基于“變形多有先兆”的認識，我們認為基坑的變形、失穩(wěn)、失效大多具有前期征兆并伴有大量相關數(shù)據(jù)的支持。因此事先對數(shù)據(jù)的種類、數(shù)量的確定，施工中對數(shù)據(jù)的采集及分析就尤為重要。利用信息化管理手段，對基坑進行跟蹤監(jiān)測和綜合分析，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果隨時調(diào)整施工方案，確保土方開挖和地下室施工過程中邊坡的穩(wěn)定與安全。五

使用錨管支護的幾點建議1、工程勘察方面

場地勘察資料是深基坑工程設計的重要依據(jù)，必須準確、全面地評價基坑支護?？辈熨Y料不詳細，不準確，勢必給深基坑支護工程潛伏下事故隱患。有些勘察資料僅反應工程樁的勘察資料而忽視上部深基坑工程范圍內(nèi)土體的勘察資料，僅憑經(jīng)驗選定淤泥層強度指標，好多坍塌事故處理時測定的指標往往與場地勘察資料偏離許多。因此勘察資料不詳細，不準確是深基坑工程設計的事故隱患。2、基坑支護設計方面

深基坑支護方案的選擇，取決于基坑開挖深度，地基土物理力學性質(zhì)，水文條件，周圍環(huán)境（相鄰建筑物，構(gòu)筑物的重要性，道路，地下管線的限制程度等），設計控制變形要求，工期，造價以及支護結(jié)構(gòu)受力特征等諸多因素，任何一方面的因素考慮不周都有可能造成要重后果。設計荷載取值是基坑支護設計計算的前提，但是必須注意到土體設計參數(shù)是隨地下水、周邊動荷載、附近是否有擠壓樁施工等因素的影響。3、防水降水方面

水是導致深基坑工程事故的重要因素，許多深基坑支護工程事故都是由于水的原因造成的，沿海地區(qū)雨水多，特別是梅雨季節(jié)和臺風季節(jié)一定要做好排水降水工作。對地下承壓水降水時要特別注意對周圍建筑物、道路、地下管線的沉降位移觀測。4、施工方面

施工質(zhì)量是引起深基坑工程事故的不能忽視的重要因素，主要是施工質(zhì)量和施工經(jīng)驗。除了注意按設計方案和前文提及的10項基坑支護施工中的措施外，還要注意注漿時要采取壓力和注漿量雙控的措施，以防注漿壓力虛高以及“走漿”的現(xiàn)象。5、工程監(jiān)測方面

深基坑監(jiān)測是預防事故的必要措施，是指導施工的“眼睛”，是一項信息施工技術。不重視信息監(jiān)測是盲目施工，不能對工程防患于未然。對工程監(jiān)測要及時準確，對監(jiān)測數(shù)據(jù)要認真分析，報警不及時或數(shù)據(jù)錯誤都會導致嚴重的坍塌事故。6工程管理方面

基坑工程施工必須嚴格管理，必須以一切以基坑安全為根本出發(fā)點?；庸こ坦芾聿划敾蚬芾聿涣Γ瑢ι罨庸こ淌┕と狈?jīng)驗均是引發(fā)工程事故的主要原因。由于工程管理人員盲目指揮、盲目節(jié)省材料降低造價、搶進度而釀成重大坍塌事故屢見不鮮。7、注意周圍施工和振動引起的事故

基坑工程施工要特別注意周圍沉樁施工對基坑工程的擠土效應，同時注意重型車輛行走時對基坑工程的影響，要盡量避免碰到以上情況。不可避免時可以考慮在基坑錨管外側(cè)，沉樁施工及重型車輛行走路線一側(cè)打應力釋放孔和挖防震溝。應力釋放孔長度為深基坑工程長度