复杂环境超深基坑复合土钉墙支护设计及施工
发表时间：2018-12-12T15:24:55.553Z 来源：《防护工程》2018年第24期作者：姚祝权
[导读] 本文介绍了复合土钉墙支护体在某医疗综合大楼深基坑支护工程中的应用,简述了预应力锚杆、土钉墙的施工质量控制，以及工程的实施效果。
姚祝权
广东省六建集团有限公司广东省佛山市 528000
摘要：本文介绍了复合土钉墙支护体在某医疗综合大楼深基坑支护工程中的应用,简述了预应力锚杆、土钉墙的施工质量控制，以及工程的实施效果。
关键词：预应力锚杆土钉墙效果
1.工程概况
某医疗综合大楼位于佛山市禅城区石湾镇中路与三友路交汇处之东北侧。
建筑物占地地面积9893.06㎡，楼高21.9～86.6m，设 2层地下室，开挖深度为14.5m。
基坑支护东侧地下室开挖边界与门诊楼距离约11.8m，门诊楼楼高4～7层，为近年建筑，人工挖孔桩基础；东部有两条地下管线,埋深约0.9m；南则地下室开挖边界与三友路距离约20～24m；西侧边界与3栋民房相邻，民房楼高2～6层，楼龄较长，地下室开挖边界与民房距离9.1～10.5m；北侧为医院食堂，楼高3层，天然地基基础，距基坑开挖边线只有2m。
由于工程场地四至情况非常复杂，且开挖深度大，依据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012），该基坑支护结构的设计安全等级为一级。
图1 基坑支护平面布置图
2.场地地质及地下水情况
场地由上至下分别为杂填土层层厚0.50m～3.80m，平均层厚1.44m；粉质粘土层层厚1.30m～8.00m，平均层厚3.49 m；残积土层，层厚1.70m～11.00m，平均层厚4.11m；全风化岩带层厚0.80m～8.20m，平均层厚3.03m；强风化岩带层厚1.00m～24.00m，平均层厚13.73 m。
地下水主要为上层滞水和承压水，上层滞水赋存于素填土层中，受降水和地表水回渗量影响较大，含水量不大；承压水主要赋存于砂岩风化残积土、全风化砂岩、强风化砂岩和基岩裂隙中，其补给主要来源于大气降水和地表水回渗及地下水迳流补给，水量受季节性影响。
承压水水量较小～中等，水位埋深为1.14～4.26m。
3.基坑支护设计
3.1设计方案比选
医疗综合大楼工程一项民生工程，施工质量和施工安全尤其重要。
该大楼的建成，将直接改善医院甚至全石湾区的医疗资源与环境，提升健康产业形象与品牌。
医疗大楼能早日启用，早日造福桑梓，是全院甚至禅城民众的心声，所以施工工期非常紧。
由于基坑开挖深度范围主要为可～硬塑状的粉质粘土和残积土，局部开挖至强风化及中风化岩，如采用传统的桩锚支护，施工工期较长，且工程造价高。
根据本工程自身特点，综合现场地质和水文条件、基坑开挖深度、周边环境、安全及经济各方面因素，基坑开挖采用复合土钉墙（11排土钉+2排预应力锚索）的支护方案，垂直开挖，结合φ550＠400深层搅拌桩进行止水帷幕施工（图2）。
图2 基坑支护典型剖面图其中基坑北侧3层医院食堂紧靠基坑边，该部位无足够工作面施工深层搅拌桩，因此该部位止水帷幕改用φ600＠400双管高压旋喷桩且内插Φ48超前钢管，另外由于食堂为天然基础，对变形相当敏感，为保证食堂的正常运作，在该剖面再增加多一道预应力锚索以减少基坑结构的变形（见图3）。
图3 食堂部位基坑支护剖面图 3.2设计计算
基坑支护设计采用理正深基坑支护结构设计软件6.01版进行计算，支护结构重要性系数取1.1，基坑顶部1.5m范围严禁超载，1.5m范围外地面超载取20kN/㎡，土钉成孔直径取130mm，预应力锚索成孔直径取150mm，土方开挖工况为超挖至每排土钉以下0.3m，各土层主要物理力学性能指标见表1。
经验算，内部稳定验算结果：局部抗拉验算全部满足要求，内部稳定安全系数最小值为1.306＞1.300；外部稳定验算结果：抗滑安全系数为1.590＞1.300，抗倾覆安全系数为3.795＞1.600，均全部满足规范要求。
4.主要分项工程施工技术质量控制 4.1施工程序
平整场地→深层搅拌桩施工（旋喷桩施工）→周边护拦及排水沟施工→土方分段分层开挖→土钉墙壁分段分层施工、预应力锚索施工→土方开挖至设计标高→工程桩施工→地下室施工→回填土方。
4.2深层搅拌桩施工
（1）深层搅拌桩采用四喷四搅工艺。
泵浆压力不小于0.3MPa，每米桩水泥用量不少于35kg。
（2）每桩施工前进行桩位复核。
对准桩位后调平桩机，保证桩的垂直度，其偏差不大于1%桩长，桩位偏差不大于50mm。
（3）浆液严格按配比拌制，施工中压浆保持均匀，不得中断。
用灰浆搅拌机搅拌水泥浆，水灰比0.55～0.65, 搅拌时间不少于3分钟，水泥浆拌制后通过细筛过滤倒入集料斗内。
出浆口压力保持在0.3～0.4Mpa。
（4）搅拌提升速度为0.8～1m/min，土质较好时提升速度可适当提高。
（5）深层搅拌桩施打到风化岩面，为确保止水效果，搅拌桩坐底搅拌1～2分钟，相邻桩施工时间间隔不准超过10小时。
（6）施工开始和结束的头尾搭接处，应采取加强措施（加多1-2支桩），以消除搭接沟缝。
（7）送浆操作应按变掺量工艺要求连续送浆，并要求单储浆筒内的水泥浆在单桩成桩结束时用完。
原材料按有关要求进行检验。
4.3土钉墙施工
（1）施工前应提前几天降水，要求水位降低到本开挖层底以下0.5m。
（2）分层分段开挖，采用跳挖,每段开挖深度为1.5m左右,开挖宽度为15～20m,并根据现场土质情况由技术人员随时调整,不得超挖、欠挖。
（3）开挖顺序是先开挖基坑周边，后开挖基坑中央。
（4）为及时稳定边坡，开挖应自上而下快速连续作业，用最短的时间提供初喷作业面，及时封固开挖出的边坡工作面。
（5）喷射混凝土前，面层内的钢筋网应牢固固定在边坡壁上。
喷射混凝土应分段分片依次进行,同一段内喷射顺序应自下而上；段片之间，层与层之间做成45度角的斜面,以便混凝土牢固联结成整体。
（6）喷射混凝土时，喷头处的工作风压以保持0.1～0.12Mpa为宜。
喷头与受喷面应保持垂直，并保持1.0～1.5m的距离;喷射手应控制好水灰比,保持喷射混凝土表面平整.呈湿润光泽,无干斑或滑移流淌现象。
（7）成孔、打锚杆，安放锚杆时，应防止锚杆扭压、弯曲，安放前应将注浆管捆扎在锚杆上，注浆管端头距锚杆里端头约20-50cm。
锚杆安放好后，与钢筋网焊接，其端头部不得悬挂重物。
（8）采用孔底挤压式注浆。
注浆材料选用纯水泥浆，水泥采用32.5R复合水泥,水灰比为0.5，注浆压力为0.4～0.6MPa，注浆体强度不小于15MPa，一次拌合的水泥浆应在初凝前用完。
注浆稳压不小于5分钟，注浆管随着注浆慢慢拔出。
（9）要保证注浆管头始终浸在注浆液内。
注浆应连续进行，注浆要饱满。
随着浆液慢慢侵入土层中，孔口会出现缺浆现象，应及时补浆。
（10）在注浆压力稳定的情况下，注浆至孔口溢出浆液时，方可停止注浆。
5.工程实效
本工程在基坑支护及土方开挖施工过程中，现场对基坑支护的水平位移及沉降进行自测，并且委托有第三方监测单位进行监测，做到信息化施工。
施工现场自测结果与第三方监测结果基本相符，基坑顶部水平位移最大为25mm，基坑顶部沉降最大为21mm。
第三方监测深层位移最大为X4号孔，累计为27.75mm，未超报警值。
周边建筑物沉降最大为15.05mm，未超警戒值。
根据各项监测情况反映，基坑支护结构选型合理，施工质量合格，基坑使用安全。
基坑支护现场照片见图4。
图4 基坑支护现场照片
6.施工体会
（1）动态设计与信息化施工：
地下工程进行中由于情况的复杂多变，开挖中也会出现与地质资料不符或地下障碍物等各种因素，根据实际施工工况，利用现场监测资料的信息，及时调整设计使之与实际施工相符，从而保证基坑的安全（2）为防止地下水位降低引起建筑物及道路的沉降，基坑开挖前必须做好止水帷幕，且在开挖前进行抽水试验检测，以验证止水效果。
（3）对于较难成孔的砂层地层，锚索成孔时应采取如双套管跟进成孔等有效的措施，防止漏砂涌水。
（4）基坑边堆载必须严格按设计要求，如超出设计规定时应报设计对基坑稳定性和安全性进行复核。
参考文献:
[1] JGJ120-99建筑基坑支护技术规程[S]，中国建筑工业出版社，1999年
[2] DBJ/T15-20-97建筑基坑支护工程技术规程[S]，广东省建设委员会，1997年
[3] GB50739-2011复合土钉墙支护技术规程[S]，中国计划出版社，2012年
[4] CECS 22∶2005岩土锚杆(索)技术规程[S]，中国计划出版社，2005年。