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1、组合支护体系在深基坑中的应用摘 要 组合式支护结构充分发挥了不同支护结构的作用，深度超过20m的基坑越来越多的采用上部土钉下部桩墙的支护形式，其工期和造价有明显进步。本文针对22m深基坑工程应用组合支护结构，并对其进行安监测。通过监测数据的分析，说明本工程组合支护结构体系的经济性、合理性和可靠性。关键词 深基坑 复合土钉 地下连续墙 组合支护结构 监测1工程概况本工程位于郑州市郑东新区朝阳门外，东临东大桥，南、北、西侧紧邻居民楼和高层商业楼。本工程基坑面积达3万，基坑标高-21.675m，场地情况十分复杂，且周边建筑物密集，基坑支护结构的安全至关重要。2工程地质水文地质条件2.1工程地质条件本
2、场地工程地质条件一般，原始地貌为河流冲积扇中部。基坑开挖深度范围内土体至上而下主要有杂填土、粉质粘土、砂质粉土、中细砂、卵石、粉质粘土。具体参数见表1。表序号地层名称平均厚度（m）重度r（kN/m3）黏聚力c（kpa）内摩擦角（）1人工堆积层3.119.135292粉质黏土3.519.725273粉质黏土1.519.62730.54细砂-中砂1.4518.30345粉质黏土2.020.14817.96黏质粉土2.020.12326.77砾砂-卵石6.021.00408黏质粉土4.620.44122.39细砂-中砂3.4521.203510卵石1021.00352.2水文地质条件该场地施工深度范
3、围内包含层间潜水、2层承压水。层间潜水主要埋藏于卵石层中，水位绝对标高24.7526.02m(埋深15.2016.40)，地层渗透性良好，地下水的补给主要为侧向径流补给和大气降水；一层承压水主要埋藏于中、细砂层和卵石层中，水位绝对标高21. 3523.44m(埋深17.6019. 80m),地层渗透性良好，地下水的补给主要为侧向径流补给，二层承压水主要埋藏于下部卵石层中(地勘报告未揭露)，水位绝对标高为20. 872121.01m(埋深20.1020.20m)，地层渗透性良好，地下水的补给主要为侧向径流补给。承压水具有较高承压性，承压水头高度达到-17. 4-18.6m。本工程基坑开挖前已进行
4、基坑降水。3基坑支护方案由于本基坑支护场地条件复杂，基坑面积很大(160m190m)且属于深基坑（基坑标高-21.675m），为在确保安全的前提下节约成本，本工程基坑支护采用组合支护体系，基坑上部采用复合土钉支护，下部采用地下连续墙预应力锚杆支护。上部8. 5m复合土钉墙支护，放坡1:0.2，喷射混凝土厚100mm，配8200mm200mm钢筋网，混凝土设计强度C20。中部锚杆腰梁采用20号槽钢地下连续墙厚600mm，设置3道锚杆(-8.75m、-13.5、-18.0)4施工技术要点4.1土钉施工技术要点土钉施工的重要特点是信息化施工。土钉支护与土方开挖应密切配合，每次超挖深度不得超过土钉位置
5、0.5m，上层作业面的土钉墙强度未达到设计强度，不得进行下一层开挖。土钉质量的保证取决于土钉成孔角度与注浆的质量。土钉孔一定要按设计角度要求成孔，否则很难保证孔内浆体的饱满。对于土钉注浆质量的控制，可以用注浆水泥量来进行控制.根据每次需注浆的土钉孔注浆量，计算出水泥用量，从而从根本上控制注浆质量。根据浆液水灰比要求，行次注浆时要进行检查。 边坡土体中水对土钉墙的影响：在土钉墙施工时，坡后土体中的水是造成土钉墙垮塌的最重要原因，一经发现渗水现象，现场人员要立即向技术部门汇报，以便尽快采取有效措施进行处理。 4. 2地下连续墙施工技术要点 4.2.1泥浆配置地下连续墙挖槽过程中，泥浆的作用是护壁、
6、携渣、冷却机具和切土润滑，其中护壁为最重要的功能。泥浆的正确使用，是保证挖槽成败的关键，对于泥浆的质量必须按要求严格控制，泥浆的控制指标主要有配合比、密度、黏度、泥皮性质、PH值、含砂量等。4.2.2导墙施工导墙作为地下连续墙顺利施工的前提，具有控制地下连续墙施工精度、挡上、支撑外部荷载和平衡地层压力等作用。本工程导墙深度为1200mm，挖土宽950mm，强度等级为C20。为保证导墙不滑移，导墙上部从导墙内侧分别向基坑侧外翻800mm、土钉墙侧外翻600mm。4.2.3成槽施工开挖槽段是地下连续墙施工中的重要环节和关键工序，约占工期的一半。为确保工程进度并减少接头数量，本工程标准槽段为6m，采
7、用意大利BH12型液压抓斗进行一槽三抓挖槽法成槽，异形槽段依槽段而定。挖槽采取跳挖施工，根据设计确定的单元槽段长度，在导墙顶面上标号进行放线，导墙顶面下标注泥浆面位置。先在每一个挖掘单元的两端分别使用液压抓斗成槽至设计标高，然后将成槽设备抓斗移至该槽段的中部，抓槽至设计标高。就位前要求场地处理平整坚实，以满足施工垂直度要求，保证吊车履带与导墙垂直。 4.2.4钢筋笼制作及下放本工程各剖面参数变化较多，配筋不尽相同，在钢筋加工时按照图纸逐段编号进行钢筋加工，并严格按照相关规定进行检验，确保了钢筋笼加工质量。钢筋网片制作注意锚杆套筒预埋件的焊接、绑牢，且预留的位置应与现场的降水井避开，避免施打锚杆
8、时破坏降水井成品。钢筋网片采用4点吊放，吊放时必须垂直对准槽段中心，吊放应缓慢进行，发现受阻及时处理，然后重新吊放。4.2.5水下浇筑混凝土根据6m槽段幅度，设置2根导管进行混凝土浇筑，导管距离槽段两端距离1.5m,两根导管的间距为3m。吊装钢筋网片后4h内应立即浇筑混凝土，刚开始浇筑时速度要快，使槽底沉渣随混凝土表面一起上升，首次混凝土浇筑应连续，浇筑量不得小于9 m3，保证首浇后导管埋深保持1.5m以上。浇筑期间，混凝土面上升速度不小于2m/h。根据槽段长度两导管浇筑时同时进行，各混凝土面高差小于0.3m，直到浇筑到槽顶标高以上300500mm。单元槽段必须连续，不得中断，接近墙顶时，导管
9、内超压力减少，为此可在槽内适量加水稀释泥浆。浇灌全槽时间不得超过混凝上初凝时间4.3锚杆施工技术要点4.3.1锚杆成孔和注浆本工程锚杆施工采用意大利SM400跟管钻进钻机成孔，避免了砂卵石经常发生的塌孔危险，提高了施工效率。锚杆注浆严格按照配比要求进行浆液准备，并采用二次注浆工艺。锚杆自由段部分也要注浆，否则很难保证锚固段的浆体质量，进而影锚杆整体受力4.3.2锚杆张拉与锁定锚杆张拉与锁定是支护施工中非常重要的施工环节，直接关系到边坡的安全。锚固体强度超过15MPa时可进行张拉，锚杆张拉前要对张拉千斤顶进行标定，按照规范进行张拉与锁定。本工程锚杆锁定值为0.7倍设计值，通过锚杆应力监测数据显示
10、，锚杆应力损失达15%30%。5.监测结果与分析5.1基坑顶水平位移监测结果与分析本工程实际监测数据表明，基坑四周水平位移量变化不等。基坑北侧和东侧基坑中有-8.5m台阶，切开挖较晚，基坑四周水平位移量较小，最大值仅为18mm。基坑南侧和西侧由于外加荷载复杂，是本基坑监测重点，其水平位移变化详见图1和图2。从图2中可以看出，基坑南侧基坑顶部水平位移量较大，尤其是ZS4监测点数据从2011年5月9日开始明显增长，最大位移增长率达到1.3mm/d,到2011年10月18日趋于稳定，水平位移最大达到68mm，已经大大超出水平位移警戒值30mm。其余各监测点位移也从2011年5月9日开始出现增长拐点，
11、其位移变化趋势与ZS4点一致。从图3可以看出，基坑西侧的水平位移规律和基坑南侧的基本一致，其位移发生突变的日期与基坑南侧相同，最大位移发生在W5监测点，位移量36mm。 图1 基坑南侧坡顶水平位移曲线图 图2 基坑西侧坡顶水平位移曲线图根据整个监测时间内工程进展和实际条件，本工程基坑在基坑开挖到20m附近，水平位移已经趋于稳定，变化速率接近为零。随着冬季到来，气温下降的零度以下导致地层中的水分结冰而发生膨胀，使得土体产生冻胀效应，导致基坑水平位移急剧加大直到冻胀效应充分发挥后水平位移趋于稳定，整个冻胀期间基坑南侧水平位移变化范围为11 57mm，基坑西侧水平位移变化范围为911mm。地层应力在
12、冻胀作用下发生改变，土体随之产生蠕变，直到3月份气温上升，基坑水平位移趋于稳定。在基坑监测期间，及时将监测数据与施工条件进行对比分析，未发现任何结构失稳现象，基坑支护体系安全有效。5.2地下连续墙顶水平监测结果与分析本工程地下连续墙顶最大水平位移大都控制在20mm以内，地下连续墙围护结构体系非常安全。以基坑南侧为例，地连墙最大水平位移只有23mm(设计要求不超过30mm)，最大日位移为0.67mm/ d。发生在土方开挖初期，各监测点最大平均位移为0.09 mm/d。虽然在后期观测的过程中地下连续墙水平位移缓慢增加，但地下连续墙水平位移经过8个多月的发展已经基本稳定。基坑南侧地下连续墙顶水平位移如图3所示。图3 基坑南侧地下连续墙顶水平位移变化曲线6结论针对特大型深基坑，采用组合支护结构，取得了良好社会、经济效益。通过对基坑支护结构安全检测，实现施工过程动态信息反馈，为建筑施工和运营安全提供数据保证，监测结果表明，本工程支护结构是安全可靠的。
