王振東

摘要：建筑基坑工程正朝著深、大、結構更復雜的方向發展，因此，其支護方式不是單一的。而是多種支護技術復合應用。本文結合昆明地區某工程項目實例對復合土釘支護技術在軟土地區的應用進行了探討。
關鍵詞：復合土釘;支護技術；深基坑
1 引言
土釘支護作為一種原位土體的加筋技術，在土體發生變形的情況下通過接觸界面的粘結力給土體以約束加固使其穩定，其作用效果主要依賴于土體本身的力學強度，因此一般不宜用于軟土地區基坑支護工程。對此，《建筑基坑支護技術規程》(JGJ120-99)建議土釘支護的應用范圍是“基坑側壁安全等級宜為二、三級的非軟土場地”。
但隨著復合土釘支護技術的出現和研究水平的進步，該技術不僅在支護深度、基坑面積和周邊環境的復雜性等方面在原有土釘支護技術上進行了擴展，同時，復合土釘支護技術在軟土地區的應用也是重要的研究方向。本文通過工程實例，對此進行分析研究。
2 工程概況
2.1 工程簡介
昆明某工程項目含七棟高層住宅樓(32～33層/地下2層);酒店(28層/地下2層)、公寓(32層/地下2層)、寫字樓(22層/地下2層)以及其它附屬商業設施等。整個場區地下部分設三層地下車庫�；�坑深度6.35～13.75m。
2.2工程地質情況
依據巖土工程勘察報告，場地地形基本平坦，基坑開挖影響范圍內場地地層主要分布如下:
①1雜填土:雜色，濕，松散狀態，土質不均，以建筑垃圾和工業垃圾為主，該層在場區內普遍分布。
①2素填土:雜色，軟塑狀態，土質不均，結構雜亂，以粘性土為主，該層在場區內普遍分布，填墊時間不超過10年，層厚0.5～5.2m。
②11粉質粘土:灰黃色，可塑狀態，土質較均，標準貫入擊數為6～8擊，層厚0.8～3.4m。
②12粘土:灰黃色，可塑狀態，土質較均，底部夾粉土薄層，標準貫入擊數為5～12擊，層厚1.0～3.4m。
③1粉土:灰色，濕，中密狀態，土質較均，夾粉質粘土薄層，標準貫入擊數為10～24擊，層厚3.7～5.3m。
③2粉質粘土:灰色，軟塑狀態，土質較均，層厚4.1～5.6m。
④粉質粘土:灰黃～褐黃色，可塑狀態，土質較均，層厚2.8～3.1m。
⑤1粉質粘土:黃褐色，可塑狀態，土質較均，夾粉土薄層，標準貫入擊數為12～26擊，層厚5.7～7.3m。
⑤2粉土:黃褐色，濕，密實狀態，土質較均。標準貫入擊數為37～50擊。
在勘察深度范圍內地下水為潛水～ 微承壓水，勘察期間場區地下水靜止水位埋深為1.1～ 2.2m。
3 基坑工程設計
3.1 基坑支護方案的比較
基坑長約300m，寬約150m，按照業主開發計劃，分期分區域進行開挖，首先進行基坑南側的開挖與支護�；�坑支護方案如采用天津地區常用的地下連續墻和內支撐支護結構，支撐結構體量巨大且需進行整體開挖，經濟性不佳;如采用樁錨支護結構，可滿足分區開挖支護的要求，但也面臨造價較高的問題。根據以上情況，決定采用復合土釘墻支護結構，在施工時間和空間的安排上更為靈活。本次基坑開挖支護范圍為基坑南側4-4剖面(圖1)。

圖1 復合土釘墻支護剖面
3.2 基坑隔水/排水
場區地下水位較高，采取適當的隔水/排水方案對基坑的穩定至關重要。
首先，采用三軸水泥土攪拌樁形成止水帷幕阻隔基坑外地下水，攪拌樁深入到⑤1層粉質粘土下一定深度，滿足坑底抗滲穩定和承壓水抗滲穩定要求。
其次，對坑內土體采用管井降水，井深20/23m，共布井123口。在止水帷幕外側設置觀測井，井深15m，共布井18口，隨時觀測坑外地下水變化情況。必要時采取回灌措施。
另外，對于坑壁滲水，在噴射混凝土面層上增設排水管。同時為避免地面水流入基坑及有效排除局部積水，在邊坡頂及每層臺階坡腳處設置排水明溝。
3.3基坑支護設計
按照《建筑基坑支護技術規程(JGJ120-99)》嚴格計算，復合土釘墻支護剖面設計圖1。
4  基坑施工難點
在進行土釘施工中發現，由于土體含水量較大，特別是雜填土和素填土層中，厚度4.1～5.6m的③2軟塑粉質粘土難以將土柱帶出，根據現場情況將普通鋼筋土釘等長替代為鋼花管土釘。對鋼花管土釘承載力進行隨機抽樣檢測，均達到了設計承載力要求。
本次工程部分土釘需要穿越止水帷幕，易造成土釘孔口出現滲漏，為了防止地下水滲漏引起土體流失進而局部地面下沉，對土釘注漿孔口采取了多次補漿的措施，保證孔口漿液飽滿，此外對于部分滲透水量較大、封堵較難的土釘孔采用堵漏劑進行封堵，保證止水帷幕后地下水位的穩定。對于孔口標高低于止水帷幕外地下水位標高的土釘，由于地下水水頭影響，水泥漿液注入較為困難，采取壓力注漿并嚴格要求孔底注漿，保證注漿壓力不小于1MPa。對土釘承載力進行隨機抽樣檢測，均達到了設計承載力要求。
此外，對于軟土地區的復合土釘墻支護，需合理確定施工段長度，待前一段土釘及噴射混凝土施工完畢后方可開挖下一施工斷面，根據現場情況，每一施工段長度限制為不大于10m;此外還局部調整了工藝順序，先進行修坡、編鋼筋網和噴射混凝土施工，待支護結構有一定面層強度后再施工土釘，防止局部流土等不利情況的發生。
對于預應力錨桿，較高的張拉荷載可減小基坑水平位移，但對于抗剪強度較低的止水帷幕，受到較大水平力時容易出現斷裂并影響隔水效果，本工程錨桿加載到100kN后直接進行鎖定。
5 基坑監測與分析
5.1 監測數據
在基坑開挖及后期使用過程中，從2008年5月8日～2008年11月22日對基坑水平位移和周邊地面沉降進行了持續時間為198d的監測，基坑水平位移有效控制在設計要求的30mm以內，監測結束時最大水平位移為16.12mm;基坑地面沉降有效控制在設計要求的30mm以內，監測結束時最大地面沉降量為6.84mm。圖2～4為部分觀測點的基坑水平位移-觀測時間的變化。

圖2 Sp12 觀測點基坑水平位移-觀測時間的變化圖

圖3 Sp13 觀測點基坑水平位移-觀測時間的變化圖

圖4 Sp15 觀測點基坑水平位移-觀測時間的變化圖
5.2 數據分析
通過對變形監測記錄數據進行分析，并將數據與施工記錄進行比對后發現，基坑無明顯的變形規律。同時也發現，預應力錨桿作用后基坑變形速率均出現降低趨勢。
6 結束語
復合土釘支護技術在本工程的成功應用，關鍵在于選取合理的設計參數及采用有效的施工措施，此外還應考慮以下因素對基坑整體穩定的貢獻:
進行基坑整體及局部穩定性計算的時候，沒有考慮三軸水泥土攪拌樁的作用。攪拌樁本身有一定的抗剪強度，在基坑開挖的過程中，攪拌樁不僅阻隔外部地下水，也起到了超前支護的作用，保證土釘及面層在施工時的安全;另外，攪拌樁的存在提高了復合土釘墻的面層剛度，對基坑穩定有利。另外需要注意的是，本次工程雖位于軟土地區，但場區土體經過了數十年的正常固結，考慮地基應力歷史的影響，土體自身的抗剪強度對基坑穩定起了至關重要的影響。
本工程對復合土釘支護技術在軟土地區的應用進行了有益嘗試，取得了一定的實踐經驗，但該技術的成功應用是在一系列有利條件的支撐下取得的。今后對于該技術在軟土地區的使用仍需謹慎并充分考慮各種不利因素的影響。
［參考文獻］
［1］JGJ120-99，建筑基坑支護技術規程［S］.
［2］陳肇遠，崔京浩.土釘支護在基坑工程中的應用［M］.北京:中國建筑工業出版社，1997.