建筑工程論文發表型鋼樁超前支護的應用

　　摘要：某車庫基坑開挖深度超過6m,場地既有建筑距基坑邊僅0.3m，常規方法開挖容易引起周邊建筑的開裂，為保證周邊建筑的安全，在施工中采用了超前工字鋼樁加土釘噴錨支護的施工方法，并適當調整施工順序，成功解決了周邊建筑的變形穩定問題。

　　關鍵詞：超前工字鋼樁,土釘,基坑支護

　　1工程概況

　　山東省高密市海怡東方花園2#樓位于高密市區內，場地狹小，周邊建筑密集。東側擬建的地下車庫及汽車坡道緊鄰即有圍墻，圍墻外側有居民小區的工具房，居民區通道內地下埋有各種管線，情況復雜。基坑開挖深度6.5m，直立開挖，開挖線距東側邊墻30cm，基坑開挖中如產生變形，極易引起工具房開裂;因開挖線距邊墻太近，多種處理方法受限，經過設計計算與工程實踐經驗，決定沿墻壓入工字鋼樁進行超前支護，以滿足變形穩定要求。

　　2地質概況及周邊條件

　　在鉆探揭露深度范圍內，基坑地質自上而下為1)素填土(平均厚度1.21 m)灰褐色，松散，稍濕。主要為粘性土，含有少量砂礫。

　　2)粉質粘土(平均厚度1.5 m)褐色，可塑。

　　切面稍有光澤，干強度中等，韌性中等，無搖振反應。

　　3)粉質粘土以下為全風化泥質粉砂巖(平均厚度1.3m)、強風化泥質粉砂巖(平均厚度8 m)、中風化泥質粉砂巖(平均厚度0.95m)。

　　基坑地下水水位豐水期為1.5m，枯水期為2.5m，年幅度變化為1.0m。

　　基坑開挖范圍：東西長141.6m，南北寬32.5m。根據業主提供的資料，南邊坡有3棟6層磚混結構樓房，基礎埋深約2.9m，距離基坑5.3m;基坑北側道路距離基坑13.0m;

　　基坑東側建筑距基坑僅為0.2m,基本貼墻開挖，墻外有工具房，5米外有6層居民樓，距離短，坑邊超載大，是本支護工程的難點所在。

　　3 基坑安全相關規定

　　根據地方建設主管部門規定 ,深度超過 4 m(含 4m)的基坑(槽)工程屬危險性較大工程 ,必須辦理安全監督的重大危險源申報手續。建設部{建質〔 2004〕 213號 《危險性較大工程安全生產專項施工方案編制及專家論證審查辦法》 的通知}要求:基坑支護工程是指開挖深度超過5 m(含 5 m)的基坑(槽)并采用支護結構施工的工程;或基坑雖未超過 5 m ,但地質條件和周圍環境復雜、地下水位在基坑底以上等工程。這類工程必須編制專項施工方案并組織專家論證。

　　4 施工方案

　　4.1施工方案簡介

　　針對特殊的地質地形條件狀況 ,靠圍墻側雜填土層較厚 ,填土中含水量較大 , 圍墻基礎采用毛石砌筑，年代久遠。初期基坑局部開挖后曾引起側壁位移,圍墻多處出現細小裂縫 ,圍墻東側工具房也出現裂縫,只能采取土方回填應急方案 ,以保證圍墻的安全。在經過了多次方案選擇和比較的基礎上 ,最后確定采用超前工字鋼樁加土釘噴錨支護的方案 。

　　沿開挖線外側按間距75cm垂直壓入一排16a工字鋼樁，壓入深度為3.0m;共設置兩排錨桿兩排土釘，長度自上而下為9m、9m、6m、6m，水平間距為1.5m，垂直間距自上而下分別為1.2m、1.2m、1.5m、1.5m，桿體采用1φ20，錨孔直徑110mm，傾角15度，孔內采用低壓注純水泥漿;面層布筋為φ8@200雙向鋼筋網，第一、二排為錨桿，橫向用16a槽鋼做腰梁，加預應力30kN，第三、四排為土釘，沿土釘端部橫向通常布置1φ14加強筋，面層混凝土等級為C20，厚度80mm，混凝土面層在邊坡頂部外翻至東側邊墻根部。工字鋼樁施工完成后在圍墻和樁之間實施壓密注漿 ,來解決早期由于施工不當引起的位移裂縫 ,同時達到加固地基的目的。

　　考慮到本區域挖土的特殊性 ,施工中采用了分層分段跳挖的方式。第一層開挖深度控制為1 m ,寬度為7 m ,間隔7 m距離后再開挖 ,并及時做好土釘加強支護;待第一層支護完成且注漿體強度達到 70 %以上后開挖第二層。第二層開挖深度1.5 m ,寬度同第一層。

　　基坑開挖1.3m時，開始進行第一道錨桿支護，此時也是超前工字鋼支護的最不利位置，需要對基坑進行抗傾覆穩定驗算，如圖3所示。

　　q1=18×3=54kPa;

　　q2=18×2×0.24/2=4.32kPa;

　　q3 = 18×2=36kPa

　　EP = 0.5×1.7×1.7×18×tan2(45°+16.5°/2)+2×31×1.7×tan(45°+16.5°/2)= 187.74 kPa

　　Ea = 23.71 kPa

　　抗傾覆穩定系數k=MP/Ma= EPhp/Eaha =187.74×0.57/23.71×2.8=1.62 >1.3 滿足要求。

　　基坑坡面鋼筋網采用φ8鋼筋按200 mm×200 mm網格編制 ,網格每節點選用φ0.5低碳鋼 絲綁扎。鋼筋須張拉調直 ,同時鋼筋網片編完后即焊壓連筋 ,土釘和加強筋、 聯系筋之間均用焊接形式連接。本基坑要求首層豎向鋼筋(φ8)與基坑周邊縱向固定鋼筋焊牢 ,以加強土釘墻鋼筋骨架的整體性。待鋼筋網編掛完成,壓筋、加強筋焊接結束后 ,立即噴射混凝土面層 ,噴射混凝土強度C20。在每一段施工搭接前 ,要求必須將搭接處泥土和雜物清除干凈 ,保證噴射混凝土搭接良好 ,確保噴射混凝土的質量 ,不發生滲漏現象。

　　4.2施工注意事項

　　4.2.1施工順序

　　1)在基坑邊放線定位，使全部工字鋼樁平直成線。

　　2)挖斗把工字鋼吊起來，人工配合，用挖斗把工字鋼緩慢壓下去。

　　3)基坑分步開挖，待上步錨桿土釘達到設計要求后方可下步開挖。

　　4.2.2施工質量控制

　　1)挖土機在挖土過程中不能碰撞支護結構，否則容易引起工程事故。

　　2)工字鋼樁邊設法多留三角土，從而增加被動側壓力，解決支護結構的時效問題。

　　3)在施工過程中，必須互通情報，做到信息化施工，若有情況，及時采取應急措施，如加強支撐、已挖去的土暫時回填等。

　　5 處理效果分析及經驗總結

　　上述施工方案由施工單位邀請了相關施工工程專家進行論證。針對工程現場實際情況 ,專家們對方案提出了進一步的補充和完善 ,如提出了基坑

　　監測的相應要求和報警值的確定。在具體操作過程中 ,嚴格按照確定的施工方案組織施工 ,使基坑圍護在科學、規范、有序、受控及安全的狀態下施工。 施工經驗總結如下：

　　1) 在靠近既有建筑物如此近的情況下，因地制宜合理選擇施工機械是關鍵;

　　2) 施工過程的質量控制要掌握好 ,特別是混凝土的強度、 漿體水膠比和注漿壓力等;

　　3)鋼筋網和土釘間的焊接要牢固 ,土釘鋼筋要通過鎖定筋、 井字筋與加強筋連接牢固。

　　基坑圍護實際施工周期為一個月 ,通過在施工過程中對圍墻的監測 ,圍墻的側向位移和垂直位移很小 ,墻面也沒有出現新的裂縫。表明超前工字鋼樁的設置達到預期的目的。

　　6 結語

　　1) 支護效果表明：采用工字鋼對臨墻基坑進行超前支護是可行的，在本例中選擇合適的施工機械也是關鍵問題。

　　2) 合理調整施工順序，嚴格控制施工質量是確保支護安全的重要因素。

　　3) 在實際施工過程中，應及時進行監測，準確反饋情況，做好信息化施工。

　　參考文獻

　　[1] 曾國熙，潘秋元，胡一峰. 軟粘土地基基坑開挖性狀的研究. 巖土工程學報，1988，10(3)：13-22.

　　[2] 陳肇元，崔京浩.土釘支護在基坑工程中的應用(第二版)[M].北京：中國建筑工業出版社，2000.

　　[3] CECS96-97 基坑土釘支護技術規程 [S]

　　[4] JGJ120-99 建筑基坑支護技術規程[S]

　　[5] 譚永堅，何頤華. 粘性土中懸臂雙排護坡樁的受力性能研究[J]. 建筑科學，1993，9(4)：28～34.

　　[6] 王文豪. 基坑工程雙排樁圍護結構性狀[碩士學位論文]. 杭州：浙江大學，2001.

　　[7] 張旭輝，龔曉南. 錨管樁復合土釘支護的應用研究[J]. 建筑施工，2001，23(6): 436~437.