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摘 要：近20年来,我国各大中城市万幢高楼拔地而起,10层以上的建筑物已逾1亿平方米；其中高度超过100m的建筑物已有约200座.上海金茂大厦高420.5m,深圳地王大厦高325m,广州中天大厦高322m,它们跻身于当今世界20座超级巨厦之列,令人瞩目.同时,这些已建和在建的高楼超高大楼,其基坑深度已逐渐由6m、8m发展至10m、20m以上.伴随着这些工程大实施,深基坑工程的设计施工技术已取得了长足进步.本文结合国际电子商业大厦深基坑工程案例,介绍了深基坑的土钉支护技术在该工程中的具体应用.
关 键 词：高层建筑深基坑土钉支护
一、引言
深基坑工程在国外称为“深开挖工程”（DeepExcation）,这比称之为“深基坑”更合适.因为为了设置建筑物的地下室需开挖深基坑,这只是深基坑开挖的一种类型.深开挖还包括为了埋设各种地下设施而必须进行的深层开挖.深基坑工程问题在我国随着城市建设的迅猛发展而出现,并且曾造成人们困惑的一个技术热点和难点.
城市中深基坑工程常处于密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁,虽属临时性工程,但其技术复杂性却远甚于永久性的基础结构或上部结构,稍有不慎,不仅将危及基坑本身安全,而且会殃及临近的建构筑物、道路桥梁和各种地下设施,造成巨大损失.从另一方面讲,深基坑工程设计需以开挖施工时的诸多技术参数为依据,但开挖施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形发生种种意外变化,传统的设计方法难以事先设定或事后处理.有鉴于此,人们不断总结实践经验,针对深基坑工程,萌发了信息化设计和动态设计的新思想,结合施工监测、信息反馈、临界报警、应变（或应急）措施设计等一系列理论和技术,制定相应的设计标准、安全等级、计算图式、计算方法等.
二、深基坑的土钉墙支护概述
土钉墙是由天然土体通过土钉就地加固并与喷射混凝土面板相结合,形成一个类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力,从而保持开挖面的稳定,这个土挡墙称为土钉墙.
土钉与土体形成复合体,提高了边坡的整体稳定性和承受坡顶超载能力,增强土体破坏延性,改变边坡突然塌方性质,有利于安全施工.土钉墙体位移小,一般测试约为20mm,对相邻建筑影响小,设备简单,易于推广,由于土钉比土层锚杆长度短得多,钻孔方便,注浆容易,而且喷射混凝土等设备,施工单位均易办到,如能与土方开挖配合好,实行平行流水作业,则工期可缩短,噪音小,经济效益好,一般成本低于灌注桩支护.
三、深基坑的土钉墙施工技术探讨
国际电子商业大厦地上20层,地下2层,总高度78m,建筑面积约60590m2.该工程的外形为矩形,尺寸为68.5m×40.2m,占地面积约2500m2.该工程的上部结构采用框架剪力墙结构,基础大部分采用筏板基础,同时配合框架基础和条形基础.基础拟建在天然地基上,根据工程设计,基础开挖至地面以下7.2m.该工程以粉质枯土为天然地基持力层,场地土类型为中软场地土,建筑场地类别为1类,抗震设计类别为丙类,为建筑抗震一般地段.
本次基坑支护方案比选的原则为首先根据地层、开挖深度、周边环境的不同,详细地对基坑支护分段,然后对每一段按由简单到复杂、由低价到高价的先后顺序进行试算、比较,同时兼顾工期及其它工程条件,在经过计算、比较分析后,本工程支护结构拟采用土钉墙复合体的支护体系.
基坑支护有效深度为4.75m,基坑的支护型式设计一种支护断面分四层支护,坡度为1:0.1:第一层20L等于6000mm@1200mm、第二层20L等于5000mm@1200mm、第三层20L等于4000mm@1200mm、第四层20L等于3000mm@1200mm.混凝土面层设计要求为钢筋网片采用HRB235钢筋,间距200mm,喷射混凝土面层均为l00mm厚C20细石混凝土夹钢筋网片.
我们对此土钉墙施工工艺进行研究分析.制定了以下工艺流程:土方开挖→修整边壁→测量、放线→钻机就位→安钻杆→校正孔位→调整角度→钻孔→钻至设计深度→清孔→插入土钉→压力灌浆→养护.喷射混凝土面层施工工艺流程:立面平整→绑扎钢筋网片→干配混凝土料→依次打开电、风、水开关→进行喷射混凝土作业→混凝土面层养护.
具体技术实施分为以下几个方面：
(1)测量放样.施工准备阶段首先按图纸尺寸把基坑上口线和下口线在实地做好测量记号及木桩标志,用滑石粉在实地划线.
(2)基坑开挖.大面积基坑开挖,由于地表层的滞水和深层的渗水及降雨,会造成基坑大量积水.这些水如不及时排出势必影响施工,所以在坑的四周、坑内每隔30m挖一条积水沟和相应的积水坑.每一层开挖基本上做到积水沟与积水坑连成网络,并及时将积水抽出坑外.
(3)土钉制作、安装.打土钉孔,孔径l00mm,水平钻机成孔.土钉使用前须除锈,除油、焊牢(搭接焊长不少于10倍的钢筋直径),为保证土钉插入孔后居孔位置,以便在注浆后增大钢筋与砂浆的握紧力,土钉应焊托架,托架为对中支架,相邻两托架间距2m,注浆管同土钉插入锚孔时,对注浆管下端口应采取保护措施,以免堵塞,注浆管必须随土钉下至孔底,若中途注浆管脱落,必须重新安装土钉,注浆的水泥浆液按设计配比进行,水灰比为0.45-0.55,速凝剂用量为水泥用量的3%,控制压力0.2-0.4Mpa,注浆时,要做到边注浆边往外拉动注浆管,不可拉动得太快,以免造成水泥浆脱节而使浆液不够饱满,注浆开始或中途停止超过30min时,就用水清洗注浆机及注浆管,重新注浆,砂浆严格按配合比计量并搅拌均匀,随拌随用,一次拌合的水泥浆应在初凝前用完,并严防石块,杂物混入,注浆过程中观察孔口返浆情况,如孔口返浆用粘土在孔口围僵,确保浆液的密实.
(4)挂网、泄水管孔布设.①挂网.挂Φ6.5@200(双向)钢筋网,挂网时间应在注浆4h后进行.网距壁面30mm,与井字型钢筋架焊接在一起或用22的铁丝扎牢.采用螺纹钢与同层土钉贯穿作为联系肋筋,Φ14肋筋与网面钢筋绑扎或焊接牢靠.支护面沿水平和竖直向预埋长500-1000mm直径50mm外罩滤网的PVC管作为泄水管,管子口部四周用水泥浆封固.②喷射混凝土面层.待钢筋网编制与连接筋焊接完成后,应及时喷射混凝土面层.本基坑采用9m3空压机喷射装置,喷射混凝土配合比严格按实验室配制单,同时加入一定量的外加剂,速凝剂的掺入比为3%,喷射混凝土强度等级≥C20.
(5)土钉与混凝土面层连接.土钉弯头四周用一根长度为300mm的Φ14钢筋与联系筋焊接.(7)挂网喷混凝土的支护.基坑先按1:0.75放坡挖土,人工修面,按设计要求人工打入钢筋土钉,挂Φ6.5@200(双向)钢筋网,保护层20mm,喷射C20混凝土厚60mm.
四、结语
基坑工程是建筑工程的一个重要组成部分,特别是深基坑工程施工的成败往往事关工程全局.深基坑施工的安全可靠,直接关系着高层建筑的安全性、稳定性和长久性.深基坑的支护工程要从支护的设计和施工两面着手,确保质量.良好的基坑支护施工技术,是整个工程施工顺利的前提与保证,是整个庞大工程的重要开端.因此,加强对建筑深基坑施工技术的认识与研究意义重大.