微型樁、錨桿、土釘墻相結合在邊坡支護的應用

馮英會

(鐵道第五勘察設計院，北京l02600)

1.工程概況

    南郊農(nóng)場二期工程——商業(yè)服務樓，位于北京市大興區(qū)舊宮鎮(zhèn)，主體為框架結構，建筑面積21966.9m2  ，地上4層，地下2層，基坑開挖深度為12m，其四周用地緊張，沒有足夠場地進行放坡。基坑的東側有三棟6層建筑物，最近一棟離本基坑邊的距離只有8m，稍有不慎，將會引起既有建筑的不均勻沉降，影響其結構安全。基坑西、北側與道路相距20m，路面下有各種管線。其位置如圖l所示。

    本基坑開挖的深度和周圍條件的復雜性，在本地區(qū)近年來比較罕見，如此條件給邊坡支護帶來很大的難度，如何保證邊坡安全、控制成本是本工程面臨的兩大難題。

2.工程地質情況

    該工程場地地貌原為永定河的沖擊平原，地勢基本平坦，地下水類型為潛水，靜止水位平均埋深距地表l9.39m，對邊坡基本沒有影響。基坑邊坡土質從地表自上而下為：①素填土；②黏質粉土；③粉質黏土；④砂質黏土；⑤細中砂；⑥圓礫。②、③、④層屬于黏土，土的黏聚強度較高，⑤、⑥層土質黏聚力較差。   

3.支護體系的確定

    3.1支護體系技術要求

    根據(jù)本工程的周邊環(huán)境、地質條件、邊坡荷載的分布情況，對基坑邊坡支護體系進行單項理論分析，通過主動土壓力與被動土壓力的取值計算，來確定合理的邊坡支護方案，并要滿足基坑邊坡的負載情況及可能出現(xiàn)的不確定因素。所以支護方案的設計及施工要達到以下三個方面技術要求。

    (1)基坑開挖和使用過程中，必須確保東側邊坡外已有建筑的地基穩(wěn)定。由于東側邊坡外相鄰三棟建筑地基均進行過夯實水泥土樁處理，所以邊坡支護設計的支擋結構應確保復合地基的側向約束條件基本不發(fā)生變化；

    (2)相鄰建筑物的沉降及變形值應控制在規(guī)范允許的范圍內，不產(chǎn)生過大的差異沉降。所以邊坡增設的錨桿設計時要有一定的預應力值，這樣可以有效地控制已有建筑物地基土的側向位移；

    (3)其它部位邊坡進行支護后，要保證能夠擔負坡頂外少許堆載以及工程施工過程中的附加荷載。

    3.2基坑邊坡支護分區(qū)

    基于以上的綜合考慮，在方案設計時將基坑邊坡支護分為了以下三個工作區(qū)域。

    (1)基坑平面分區(qū)I區(qū)。指基坑北坡、西坡及南坡。該段邊坡有放坡條件，故采用經(jīng)濟可行、安全可靠的純土釘墻支護方式。考慮坡頂荷載20kPa，按l:02比率進行放坡。

    (2)基坑平面分區(qū)Ⅱ區(qū)。指基坑東坡與建筑物相鄰的部分。該部分基坑上口線與已有建筑物墻體水平距離較近，所設計的邊坡支護方案必須確保已有建筑物安全，并須保證支擋的安全性與經(jīng)濟合理性，故采用微型樁、雙排預應力錨桿與土釘墻聯(lián)合作業(yè)的支護方式。

    從微型樁支護結構來看，通過設置多層的常規(guī)土釘及預應力錨桿能使微型樁嵌固深度顯著減小，沿排樁豎向應力分布趨于平均，并有效減小由于主動土壓力產(chǎn)生的水平側移。在本工程實際中，微型樁著重以下幾點應用：①微型樁通過槽鋼與土釘、土釘面層鋼筋網(wǎng)及壓筋等緊密聯(lián)接成一體，構成復合鋼筋混凝土面板，從而加強了土釘墻面板的整體強度，共同承受土體側向壓力、限制土體坍塌。②微型樁通過成孔、下鋼筋、注漿，與樁周土體構成一個復合土體，這種復合土體在豎向范圍內具有一定剛度，對不均勻土體的變形有限制作用。③在基坑開挖過程中，微型樁由于本身的抗剪性能，起到了抵抗土體側向位移作用。微型樁與錨桿、土釘聯(lián)合起來使用，可以將部分作用力傳遞給錨桿和土釘承擔，實現(xiàn)整個支護體系水平位移小和結構受力合理的特點。④微型樁與土釘形成一個整體結構共同受力，因微型樁結構強度的預先形成，可顯著提高土釘支護結構的施工進度，使基坑可以連續(xù)的分層開挖，并有效提高土釘結構的內部安全系數(shù)。

    第一排錨桿設于自然地面下一4.30m處，能夠固定建筑物墻體與基坑邊坡上口線之問的孤立土柱，使其穩(wěn)定。單錨采用2根7,／5鋼絞線(1860級)，自由段長度5m，錨固段長度llm，設計單錨預應力l50kN。由于以不破壞原有墻體或避開復合基樁為前提，故該部分錨桿可以水平方向進行角度調整。

    第二排錨桿設于天然地面下-8.60m，起到維持邊坡穩(wěn)定的作用，錨間距l 400mm，單錨采用2根7Φ5鋼絞線(1860級)，自由段長度5 m，錨固段長度ll m，錨固段預應力200 kN。

    (3)基坑平面分區(qū)Ⅲ區(qū)。指基坑東側除Ⅱ區(qū)外的部分邊坡，該段邊坡有一定放坡條件，可采用經(jīng)濟可行、安全可靠的單排預應力錨桿與土釘墻聯(lián)合支護方式。考慮坡頂附加荷載20 kPa，按l：0.1比率進行放坡。

4.支護過程中可能出現(xiàn)的問題和解決對策

    (1)由于地質條件、施工的復雜性，基坑各邊坡地坪標高不一致，基坑深度也不同，邊坡土釘?shù)膶嶋H排數(shù)，土釘長度和間距應根據(jù)實際情況作出相應調整。例如，因地下障礙而無法按設計孔位或設計長度進行成孔施工，可適當調整土釘人射角度和位置。

    (2)基坑開挖過程中因土質較松散而發(fā)生局部土體不穩(wěn)定時，可視土質情況減小土方開挖深度，或土方開挖后立即噴射一層40 mm厚混凝土，如果不穩(wěn)定土體已坍塌，視坍塌

土體大小用編織袋或草袋裝土填充密實后，掛鋼筋網(wǎng)或進行壓力注漿，然后進行下道工序。

5.基坑的變形與觀測

    為了及時掌握邊坡變形動態(tài)，保證邊坡安全穩(wěn)定和工程順利進行，要對邊坡進行水平位移監(jiān)測．以便于及時發(fā)現(xiàn)問題，起到預控目的。

    (1)觀測點設置。在邊坡散水上沿基坑邊坡布點，每邊布置觀測點不少于3個，間距約為l／3倍邊坡長度。

    (2)觀測周期。在開挖過程中每天觀測一次，如發(fā)現(xiàn)位移量較大或有突變時，上、下午各觀測一次。

    (3)注意事項。①各觀測點和基準點要嚴格保護并做明顯標記。②觀測嚴格按時問進行，不許漏測，開挖接近槽底時．觀測人員不得離開現(xiàn)場。③如發(fā)現(xiàn)坡頂位移與當時的基坑開挖深度之比超過下列數(shù)值時，及時匯報，以便及時采取措施處理：砂土為主的邊坡3‰；黏性土為主的邊坡5‰。

    (4)加強對周邊建筑物的沉降觀測。邊坡支護進行之前，做好基準點，在相臨建筑物上按標準留置足夠數(shù)量的觀測點。商業(yè)樓基礎底板混凝土澆筑、回填土施工、主體每澆筑一層均觀測一次，結構封頂至竣工期間每三個月觀測一次。

6.小結

    在考慮邊坡所處的周邊環(huán)境，采用多種邊坡支護方法相結合，充分發(fā)揮了各種邊坡支護類型的優(yōu)點，保證了邊坡的穩(wěn)定與安全，縮短了工期，大大降低了成本。在施工過程中，因采用了合理的設計方案，合理的組織了施工安排，選擇了適當?shù)氖┕し椒ǎ�確保了工程質量，降低了工程造價，取得了顯著的效果，為以后的工程積累了大量的經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]龔曉南，高有潮深基坑工程設計施工手冊[M]北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網(wǎng)絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)