復合土釘技術在復雜地質條件下基坑支護中的應用

張月清 李 澤 張慧東 王恒攀 張曉欣

1 工程概況

1.1 工程介紹

甘肅省蘭州市七里河區崔家大灘安置點項目施工三標段，位于七里河區西津西路1212 ～1240 號，S092 規劃道路以東，B096 規劃道路以西，S091 規劃道路以南，S067 規劃道路以北，呈東西向展布。

該項目長約為200 m，寬約為105 m，為住宅樓及附屬設施，地上共17 ～32 層，地下共2 層?；娱_挖深度為11.10 ～5.60 m。

1.2 周邊環境

通過查閱地勘報告及現場走訪調研，發現施工現場的周邊環境較為復雜，具體如下：第1，基坑北側為正在施工的S091 號道路，基坑邊距離場地約8 m。第2，基坑東側為停車場，距離基坑上口約30 m，停車場與基坑中間為規劃道路和綠化用地。第3，基坑南側為物流中心彩鋼板房，距離基坑上口約30 m，停車場與基坑中間為規劃道路和綠化用地。第4，基坑西側為苗圃花園小區以及甘肅昆侖燃氣大灘CNG 加氣站，苗圃花園小區住宅樓為地上32 層、地下2 層，基礎為筏板基礎形式，距離基坑上口約7 m；甘肅昆侖燃氣大灘CNG 加氣站辦公樓為地上3 層，基礎為淺基礎形式，距離基坑上口約8 m。

1.3 工程地質條件

1.3.1 地形地貌

擬建場地屬于黃河南岸河漫灘，地勢西南高、東北低，總體較為平坦，地面標高介于1527.46 ～1530.00 m，最大高差2.54 m。場地現狀為拆遷剛完成，地表廣泛分布有建筑垃圾、生活垃圾等[1]。

1.3.2 地層巖性

卵 石（Q4al+pl）： 青 灰 色、密 實， 粒 徑 為20 ～60 mm 的 占40% ～55%， 大 于60 mm 的 約 占20%，局部夾漂石的約占10%，磨圓度較好，顆粒形狀呈亞圓形，母巖成分以硅質巖、砂巖、花崗巖為主，分選性較好，充填物為中粗砂，占10 ～15%，鉆進進尺緩慢，塌孔、漏漿嚴重。該層分布連續，分布穩定，分布在場地下部。層厚6.50～24.50 m，層頂面高程為1510.51 ～1527.67 m，層頂面深度0.50 ～17.50 m，未揭穿。

1.3.3 水文地質條件

由地勘報告可知，本工程的場區地下水為孔隙潛水類型，賦存于卵石層中，埋深為6.60 ～9.50 m，穩定水位標高介于1517.21 ～1522.04 m，最大高差為4.40 m，含水層主要為卵石層，滲透系數為60 ～80 m/d，單井涌水量為200 ～400 m3/d。主要接受大氣降水和黃河滲流補給，地下水位隨季節變化幅度較大，水位變化幅度為2.50 m?；又ёo過程中，地下水位于施工面之上，因此施工過程中需要考慮降水[3]。

2 基坑支護方案選擇

依據周邊環境、工程地質條件，并結合施工特點，基坑采用“微型樁+預應力錨索”“復合土釘墻”的支護措施。

3 施工工藝及要點

3.1 施工流程

方案編制（含專家論證）—施工準備—工作面開挖—孔位布點—成孔—安設土釘—注漿—鋪設鋼筋網—噴射混凝土面層—開挖下一步。

3.2 主要施工工藝操作要點

3.2.1 土方開挖

土方開挖應分層開挖、分段均衡，并嚴禁超挖，嚴禁將兩層土釘或錨索合并在一起開挖，土釘或錨索注漿未完成則不得進行下層開挖，分層開挖深度不得大于1.5 m，嚴禁大面積無序開挖。棄土不得妨礙施工。棄土堆邊坡坡腳與基坑坑頂邊緣的最小距離大于基坑深度。

3.2.2 土釘墻施工

成孔。土釘設置范圍內存在地下管線等設施時，應查明其位置并避開。土釘成孔過程中若遇障礙物需要調整孔位時，應及時通知原設計單位，復核是否影響基坑支護的安全性，在不影響安全性的前提下進行位置調整[4]。同時，成孔后要進行清孔檢查，對塌孔處及時處理。

設置土釘。土釘采用48 mm（直徑）×3 mm（壁厚）的鋼管制作，管上沿桿長每隔0.25 ～1.0 m 設置倒刺和出漿孔，孔徑宜為5 ～8 mm，管口2 ～3 m 范圍內不宜設出漿孔。桿體底端頭宜制成錐形，接頭承載力不應低于桿體材料承載力，外端水平向采用116 加強筋通長布置，外端加強筋為2 根“L”型16（HRB400）鋼筋，長度400 mm 的“L”型加強筋一端與土釘焊接，一端與水平壓筋焊接，最終成“┙┕”型。土釘桿體在使用前必須調直、除銹、除油，并嚴格按設計尺寸下料。

注漿。為了清除鋼管內殘留碎屑，土釘注漿之前，應該將風管通至鋼管底，采用壓縮空氣清孔，風壓0.2 ～0.6 MPa，邊清邊拔管；注漿采用強度等級為42.5 級的普通硅酸鹽水泥制成的水泥漿，水泥漿的水灰比為0.45 ～0.55；注漿體的強度等級不低于20 MPa?？筛鶕枰x用具有早強、緩凝、減水、降低收縮及防凍等作用的外加劑。

面層施工。本工程混凝土面層厚度為80 mm，濕法噴射，水泥與砂石的質量比宜為1 ∶3.5 ～1 ∶4，水灰比宜為0.42～0.50，砂率宜為0.5～0.6，粗骨料的粒徑不大于15 mm；噴射混凝土作業與挖土協調，分段進行，同一段內噴射順序應自下而上；噴射混凝土施工24 h 后，應噴水養護，養護時間不少于7 d；氣溫低于5 ℃時，不得噴水養護。

3.2.3 預應力錨索施工

工藝流程。預應力錨索施工的流程為：定位―鉆孔―預應力錨索的制作與安裝―灌漿―外錨頭制作―張拉鎖定。

施工要點。第1，本工程的預應力錨索鉆孔采用跟管鉆進工藝，錨索成孔孔徑＞150 mm。第2，錨固注漿材料為水泥漿，水灰比為0.45 ～0.55，水泥選用42.5 等級的普通硅酸鹽水泥。第3，為保證錨固質量，預應力錨索注漿均采用二次高壓注漿方式。注漿采用孔底反壓向注漿，孔口采用塞填堵塞，第1 次注漿采用水灰比應為0.45 ～0.50 的水泥漿，注漿壓力0.4 ～0.6 MPa，穩定時間2 ～5 min直到漿液從孔口溢出為止，完成第一次注漿待其初凝之后進行第二次高壓補漿，補漿采用純水泥漿，水灰比應為0.50 ～0.55，注漿壓力應為1 ～2 MPa，使漿液沖破封口橡膠膜及初凝水泥漿，漿液注入初凝漿和土體之間，達到注漿壓力后持續1 ～2 min，即可結束注漿；全孔注漿兩次完成。第4，待錨索漿體超設計值的80%后，方可進行錨索預應力張拉，正式張拉前先進行1 ～2 次的預張拉，預張拉值為設計值的10%～20%。第5，預應力錨索鋼絞線要選用1×7 標準型，強度采取低松弛、極限抗拉強度為1860 MPa 的鋼絞線，每組錨索應由直徑為15.2 mm 的6 束鋼絞線組成。第6，錨索錨固段需要除皮、去油、清洗處理，自由段套波紋管，外繞扎工程膠布，波紋管外側注滿水泥漿。第7，注漿管管底封閉，其管端0.5 ～1.5 m 范圍內打注漿孔，孔徑不小于5 ～8 mm，孔眼采用橡皮膜包裹，防止紫液倒流，其他區域不得打注漿孔，且注漿管不得破損。第8，鋼絞線截取的長度必須預留1.0 ～1.5 m 作為預應力張拉工作段。第9，預應力錨索張拉時，錨桿固體的強度必須達到75%且不小于15 MPa，采用逐級張拉的方式，張拉荷載分別按設計荷載的25%、50%、75%、100%、110%逐級依次進行。第10，最后一次超張拉維持時間達到要求且無異常后，松弛拉力至設計要求的張拉鎖定值進行鎖定，鎖定后預應力損失不得大于10%。第11，基坑頂部環境（建筑物、動載）復雜區域的預應力錨索端部設置錨索壓力計，后期定期觀測錨索應力變化，若存在松弛，需要及時補張拉。第12，預應力錨索張拉鎖定后不得切斷長出錨索，以便后期預應力損失補張拉[5]。

4 基坑監測及施工質量控制

4.1 基坑監測

本工程基坑工程主要監測內容為：基坑頂部、底部的水平位移變形，基坑頂部周邊地面沉降位移；周邊建筑物、地面、道路的沉降位移；基坑周邊地表、道路的變形裂縫等。

4.1.1 基坑監測點的布置

依據相關規范及圖紙設計要求，本工程基坑四周坡頂共布置46 個基坑位移監測點，間距15 ～20 m，在基坑穩定影響范圍以外穩固的位置設置3 個基準點。

4.1.2 基坑監測的頻率

基坑工程監測開始于基坑工程施工前，直至地下工程完成為止（包括側壁土方回填完成）?；颖O測頻率如表1 所示。

表1 一級基坑監測頻率表

4.1.3 監測報警

本工程基坑開挖邊坡頂部水平位移監控預警值為邊坡高度的3‰?；庸こ瘫O測數據超過預警值，或出現基坑、周邊建（構）筑物、管線失穩破壞征兆時，應立即停止基坑危險部位的土方開挖及其他有風險的施工作業，進行風險評估，并采取應急處置措施。當出現下列情況之一時，必須立即進行危險報警，并通知有關各方對基坑支護結構和周邊環境中的保護對象采取應急措施。第1，監測項目的內力及變形監測累計值達到報警值。第2，復合土釘墻或周邊土體的位移值突然明顯增大，或基坑出現流土、管涌、隆起、陷落或較嚴重的滲漏等。第3，土釘、錨桿體系出現斷裂、松弛或拔出的跡象。第4，周邊建筑的結構部分、周邊地面出現較嚴重的突發裂縫或危害結構的變形裂縫。第5，周邊管線變形突然明顯增長或出現裂縫、泄漏等。第6，其他必須進行危險報警的情況。本工程在施工過程中未出現預警情況。

4.2 基坑支護施工質量控制

4.2.1 土釘墻支護結構

施工前，原材料的品種、規格、型號及相應的檢驗報告必須進行檢測且齊全。土釘墻支護工程施工中應對土釘或錨桿桿體長度、土釘驗收抗拔力或錨桿兩個主控項及土釘或錨桿位置等8 個一般項進行檢驗。土釘墻以及預應力錨桿的支護質量檢驗應符合表2 的要求。

表2 土釘墻和錨桿的質量檢驗標準

4.2.2 微型樁質量檢驗要求

混凝土微型鋼管樁的樁位偏差。施工過程應檢查施工狀況，檢查內容應包括樁機垂直度、樁截面尺寸、樁長、樁距等。此外，還要進行質量檢驗，檢查樁身的完整性，檢查數量為總數的10%，且不少于3 根。微型鋼管樁的樁位偏差必須符合規范要求。

注漿強度檢驗。用于注漿的水泥砂漿試件使用規格為70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm 立方體試模進行制作，制作完成后放入標養室進行養護。每批至少留取3 組（每組3塊）試件，強度必須符合設計要求。

3）噴射混凝土質量控制。第1，噴射厚度檢測。本工程的噴射混凝土厚度采用鉆孔法檢測，鉆孔數宜每200 m2一組，每組不應少于3 點進行。第2，噴射混凝土強度檢測。噴射混凝土強度使用邊長為100 mm 的立方試塊進行測定，每批至少留取3 組（每組3塊）試件。強度必須符合設計要求。

5 結語

在建筑行業不斷發展的過程中，基坑支護施工的重要性日益凸顯。通過深入分析關鍵工藝技術，采取相應的質量控制措施，能夠有效降低施工風險，提升施工效率和施工質量，為項目的順利完成保駕護航。