【文章內(nèi)容簡介】 12工快速簡便，是很多基坑支護的首選方案之一。土釘支護適用于地下水位以上 或人工降水后的粘性土、粉土、雜填土及非松散砂土和卵石土等，對于淤泥質(zhì)土、飽和軟土應(yīng)采用復(fù)合型的土釘墻支護。 土釘墻支護是通過沿土釘通長和周圍土體接觸形成復(fù)合體。在土體發(fā)生變形的條件下，通過土釘與土體接觸界面上的粘結(jié)力或摩擦力，使土釘被動受拉，并通過受拉工作面給土體約束加固，提高整體穩(wěn)定性和承載能力，增強土體變形的延性。它是原位土中的加筋技術(shù)，是在從上至下的開挖過程中將土釘置入土中，形成以土釘和它周圍加固了的土體為一體的類似重力式擋土墻結(jié)構(gòu)。土釘墻支護是邊開挖邊支護，流水作業(yè)，不占獨立工期，施工快捷。材料用量 少，土釘材料用量遠低于樁支護和連續(xù)墻支護，經(jīng)濟效果好，比一般的錨桿支護節(jié)約總造價10%～ 30%。施工設(shè)備簡單，操作方便，施工所需場地小，工程量小。土體位移小，采用信息化施工，發(fā)現(xiàn)墻體變形過大或土質(zhì)變化，可及時修改、加固或補救，確保施工安全。 為了防止地表水滲透對噴射混凝土面層產(chǎn)生壓力，并降低土體強度和土體與土釘之間的界面粘結(jié)力，土釘支護在一般情況下都必須有良好的排水系統(tǒng)。施工開挖前要先做好地面排水，設(shè)置地面排水溝引走地表水，或設(shè)置不透水的混凝土地面防止近處的地表水向下滲透。在開挖施工時，設(shè)置坡內(nèi)排水管排走土 體內(nèi)的地下水。在基坑底部應(yīng)設(shè)排水溝和集水井，排水溝需防滲漏，并離開面層一定距離。 土釘支護也有其缺點和局限性，主要有： ① 現(xiàn)場需有允許設(shè)置土釘?shù)牡叵驴臻g。當(dāng)基坑附近有地下管線或建筑物基礎(chǔ)時，在施工時會存在影響。 ② 在松散砂土、軟塑、流塑粘性土，以及有豐富地下水源的情況下不能單獨使用土釘支護，必須與其它的土體加固支護方法相結(jié)合。尤其在飽和粘性土及軟土中設(shè)置土釘支護更需特別謹(jǐn)慎，土釘在這些土中的抗拔力低，需要有很長很密的土釘，軟土的徐變還可使支護位移量 顯著增加。 ③ 土釘支護如果作為永久性結(jié)構(gòu)，需要專門考慮銹蝕等耐久性問題。 根據(jù)本工程的條件，除了基坑下部的基巖層，其它各段都可以運用土釘進行支護；由于主體結(jié)構(gòu)的深度比較大，所以需對基坑進行分級開挖支護，同時加強監(jiān)測手段，通過結(jié)果反饋及時調(diào)整方案。 中南大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 13 排樁式錨桿擋墻支護 樁錨支護是指它的一端與擋土樁聯(lián)結(jié)，另一端錨固在地基的土層中，以承受結(jié)構(gòu)物或擋土樁，墻承受的側(cè)壓力，它利用了地層的錨固力維持樁、墻的穩(wěn)定。它對于一般粘土、砂土地區(qū)都可以使用，目前特別是對于難以采用支撐的大 面積、大深度的基坑，地下鐵道的車站、大型地下商場、地下停車場等更有實用意義。 它的工作原理是：當(dāng)擋土樁受土壓力，水壓力及上部荷載后產(chǎn)生側(cè)壓力，錨桿通過非錨固段鋼筋傳到錨固段，即將拉力傳到土層；錨固段鋼筋與水泥漿通過握裹力，產(chǎn)生水泥與土層間的剪力，錨桿通過兩者間剪力起作用；錨固段長度與抗剪強度，產(chǎn)生錨桿的抗拔力。若抗拔力乘以安全系數(shù)大于樁側(cè)壓力所產(chǎn)生的錨桿軸向力，支護結(jié)構(gòu)體系就會安全穩(wěn)定。 錨桿層數(shù)取決于支護結(jié)構(gòu)的截面和其所承受的荷載，要考慮挖土后未做錨桿時支護結(jié)構(gòu)所能承受的最大彎矩。為了不致引起地面隆起，最 上層錨桿的向上垂直分力應(yīng)不小于上面的覆土重量。在可能的情況下，以少設(shè)錨桿層數(shù)為好。 錨桿的水平間距取決于支護結(jié)構(gòu)承受的荷載和每根錨桿能夠承受的拉力值。在支護結(jié)構(gòu)荷載一定的情況下，錨桿水平間距越大，每根錨桿承受的拉力越大；而間距過小則易產(chǎn)生群錨效應(yīng)，因此需要計算確定。 錨桿傾角的大小影響錨桿水平分力與垂直分力的比例，也影響著錨桿錨固段與非錨固段的劃分，此外，對錨桿的整體穩(wěn)定性和施工方便與否也有影響。一般為 15176。~25176。 根據(jù)《建筑基坑支護規(guī)程》規(guī)定，錨桿的水平間距不宜小于 ，垂直間距不宜小于 2m，錨 桿錨固體上覆土層厚度不宜小于 4m，錨桿傾角宜為 15176。~25176。，且不應(yīng)大于 45176。 本基坑工程深度最小的都有 ，根據(jù)一般的經(jīng)驗，完全可以使用樁錨支護方案，但參考周圍的環(huán)境條件，這種支護手段在本工程中的造價比較高。 噴錨支護 (土層錨桿 ) 土層錨桿是一種埋入土層深處的受拉桿件，它一端與工程構(gòu)筑物相連，另一端錨固在土層中，通常對其施加預(yù)應(yīng)力，以承受由土壓力、水壓力或風(fēng)荷載等所產(chǎn)生的拉力，用以維護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。在巖石層或土質(zhì)較好的地區(qū)，以外拉方式用中南大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 14錨桿錨固支護結(jié)構(gòu)的圍護墻，可便利基坑土方開挖和主體結(jié) 構(gòu)地下工程的施工，對尺寸較大的基坑一般比較經(jīng)濟。 噴錨支護一般由錨頭、錨頭墊座、鉆孔、防護套管、拉桿 (拉索 )、錨固體以及噴射混凝土面板等組成。錨桿根據(jù)潛在滑裂面，分為自由段 (非錨固段 )和錨固段；在表面用錨頭和面層鋼筋網(wǎng)連在一起，組成一個支護整體。錨桿的自由段處于不穩(wěn)定地層中，一旦土層滑動，拉桿利用其伸縮的功能將錨頭所承受的荷載傳替到錨固段。錨固段處在穩(wěn)定的地層中，它通過與土層的緊密接觸將錨桿所承受的荷載分布到周圍的土層中去。 錨桿的布置和樁錨支護的一樣，采用地方經(jīng)驗或者根據(jù)規(guī)范規(guī)程確定。 如果條件允許，可以 采用土層錨桿配合其它的支護方法組成復(fù)合支護方法，不但效果好，同時也比較經(jīng)濟。 止水方案選擇 本基坑支護工程的含水層主要是圓礫層，為了主體結(jié)構(gòu)施工的安全，必須進行止水帷幕。一般常用的止水帷幕的方法有：深層攪拌樁、井點降水、高壓旋噴樁、水泥土樁等。根據(jù)長沙的地質(zhì)條件，在粉砂、圓礫地層中，機械攪拌相對比較困難，因此可以考慮采用噴射注漿或者井點降水等方法達到止水或降水。對于地表水可以采用設(shè)置排水明溝，集水井等措施。 高壓噴射注漿法是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水成為 20Mpa 左右的高壓流從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體，同時鉆桿以一定速度漸漸向上提升，將漿液與土粒強制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個固結(jié)體。固結(jié)體一般分為旋噴、定噴、擺噴三種型式。 旋噴法施工時，噴嘴一面噴射一面旋轉(zhuǎn)并提升，固結(jié)體呈圓柱狀；定噴法施工時，噴嘴一面噴射一面提升，噴射的方向固定不變，固結(jié)體形如板狀或壁狀；擺噴法施工時，噴嘴一面噴射一面提升，噴射方向呈較小角度來回擺動。 它的特點是：適用范圍廣；施工方便；可控制固結(jié)體形狀；可垂直、傾斜和水平噴射；耐久性較好；料源廣闊；設(shè)備簡單； 高壓噴射注漿法 的基本工藝類型有：單管法、二重管法、三重管法和多重管法。 中南大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 15單管擺噴注漿法是利用鉆機把安裝在注漿管底部側(cè)面的特殊噴嘴置入土層預(yù)定深度后，用高壓泥漿泵等裝置以 20Mpa 左右的壓力把漿液從噴嘴中噴射出去沖擊破壞土體，同時借助注漿管的擺噴和提升運動，使?jié){液與從土體上崩落下來的土攪拌混合，經(jīng)過一定時間凝固。 雙管擺噴注漿法是當(dāng)二重注漿管進入土層預(yù)定深度后，通過在管底側(cè)面的一個同軸雙重噴嘴，同時噴射出高壓漿液和空氣兩種介質(zhì)的噴射流沖擊破壞土體。噴嘴一面噴射一面提升。 三重管法是使用分別輸送水、氣、漿三種介質(zhì)的三重注 漿管，在以高壓泵等高壓裝置產(chǎn)生 20MPa 左右的高壓水噴射流的周圍，環(huán)繞一股 左右的圓筒狀氣流，進行高壓水噴射流和氣流同軸噴射沖切土體，形成較大的孔隙，再另由泥漿泵注入壓力為 2～ 5MPa 的漿液填充，噴射作旋噴和提升運動。 井點降水是在基坑的周圍埋設(shè)深于基底的井管，通過設(shè)置在井管內(nèi)的潛水泵將地下水抽出，使地下水位低于基坑。井點制作、降水設(shè)備及操作工藝、維護均較簡單，施工速度快；但一次性投資大，成孔質(zhì)量要求嚴(yán)格。一般鉆孔后還需進行清洗濾井，沖除沉渣，保持濾網(wǎng)的暢通。 最終方案綜合論證 技術(shù)性比較 四種支護方案均是可行的，在工程實踐中四種方法的施工技術(shù)已相當(dāng)成熟，并廣泛使用在各種類型的基坑支護中。但是各種方法還是有它們的不足之處，比如放坡開挖，它的土方開挖量很大，并受場地周圍環(huán)境的影響；土釘墻支護，一般只用于小于 12m 的基坑中，在城市中的深基坑支護中，它容易產(chǎn)生較大的變形并且強度往往不夠，容易對周邊的建筑物造成危害，但它的施工靈活方便，對于臨時性基坑支護比較經(jīng)濟。樁錨支護的適用性最廣，在各種復(fù)雜的基坑中，它往往是首選的方案，支護效果好，常用于永久性的基坑、道路邊坡支護中，但施工相對比較復(fù) 雜，相對造價也很高。噴錨支護在基坑支護中用的也比較多，常與排樁支護一起使用，控制變形能力強，但當(dāng)基坑的條件不是很復(fù)雜，同時用土釘支護效果不佳時，噴錨支護常常是比較好的方案之一。它可以根據(jù)地質(zhì)和環(huán)境條件的不同而設(shè)計出合適的支護方案，比如使用錨索、增加錨桿長度或使用預(yù)應(yīng)力中南大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 16錨桿等等。 由于本基坑工程止水的地層主要為圓礫含水層，地下水位深度不是很深，考慮到工期比較長，井點降水持續(xù)的時間也長，造價比較高，同時它的成孔工藝較復(fù)雜。所以考慮使用三重管法旋噴注漿止水，因為三重管法施工產(chǎn)生的壓力大，在圓礫層的穿透力強，止水效 果明顯。 經(jīng)濟性比較 設(shè)計方案一： 基坑的 Z3CK25+~+、 Z3CK25+~ 和Y3CK25+050 區(qū)段設(shè)計為樁錨支護，樁徑 800mm，樁中心距 2020mm；其它區(qū)段設(shè)計噴錨支護。 設(shè)計方案二：放坡 +土層錨桿 。根據(jù)基坑各區(qū)間的深度，部分區(qū)間分二級開挖，根據(jù)地層情況采用的坡比為 1： ~1： 1；對各放坡設(shè)計為噴錨支護。 設(shè)計方案三：復(fù)合土釘支護 。根據(jù)基坑各區(qū)間的深度，部分區(qū)間分二級開挖，根據(jù)地層情況采用的坡比為 1： ~1： 1；根據(jù)地層情況，上部的 土層設(shè)計為土釘墻支護，下部的風(fēng)化巖石層采用錨噴支護。 各主要設(shè)計參數(shù)、工程量和材料費用預(yù)估如表 31. 表 31 主要設(shè)計參數(shù)，工程量及造價估算 方案 上部 樁錨 ，下部放坡錨噴 噴錨網(wǎng) +放坡 上部 土釘墻 ，下部錨噴 主要參數(shù) 樁根數(shù) 60根，樁直徑 樁間距 ，樁長度 12m 錨桿 1147根 Φ25，長 8m 1678Φ28錨桿長 8m 鋼筋網(wǎng) Φ8@200mm 網(wǎng)噴面積為 9843m2 土釘： 錨桿： 網(wǎng)噴面積為 984