錨索復合土釘墻在大厚度填土深基坑中的應用

趙 鵬   董 陽  任婷婷   陳仙東

（1.陜西省建筑科學研究院，西安  710082   2.中交隧道工程局有限公司，北京  100088）

    復合土釘墻是近年來在土釘墻基礎上發展起來的新型支護結構型式，它是將土釘墻與深層攪拌樁、旋噴樁、各種微型樁、鋼管土釘及預應力錨索（及錨桿）等結合起來，根據具體工程條件多種組合，形成復合基坑支護的一種技術，它彌補了一般土釘墻的許多缺陷和使用限制，極大地擴展了土釘墻技術的應用范圍。復合土釘墻技術具有安全可靠、造價低、工期短、使用范圍廣等特點，得到了越來越廣泛的工程應用。

    本文通過對南門望城項目深基坑支護設計選型的過程，對預應力錨索復合土釘墻在大厚度填土深基坑支護設計中的應用效果進行一定程度的分析，以期能對類似工程給予一定的參考。

1、復合土釘墻支護型式的概念

    復合土釘墻支護技術是將土釘墻與預應力錨索（及錨桿）、止水帷幕（水泥土樁）、超前錨桿（預支護微型樁）等結合起來形成的一種復合支護技術。該技術彌補了一般土釘墻的許多缺陷和使用限制，在保證支護體系安全穩定的同時滿足某些特殊的工程需要，如限制基坑上部變形，阻止邊坡土體內水的滲流作用，解決開挖面的自立性以及阻止基坑底部隆起變形，具有更廣泛的應用領域和適用范圍。在地質條件復雜的地區，復合土釘墻支護技術具有傳統土釘墻無法比擬的優點，可應用于基坑較深、地質情況復雜、周圍建筑物距離基坑較近、附加荷載大、地下水位高、土釘墻單一支護型式無法滿足工程安全要求的復雜基坑工程。

    其主要有以下幾種形式：一是土釘+止水帷幕（水泥土樁）；二是土釘+預應力錨索（及錨桿）；三是土釘+超前錨桿（預支護微型樁）；四是土釘+混凝土灌注樁、加筋水泥土、內支撐等其他支護形式；五是土釘與以上多種形式的復合土釘支護。

2、復合土釘墻支護型式的作用機理

    由于本文工程實例采用的是預應力錨索復合土釘墻支護型式，在此主要介紹一下該種型式復合土釘墻支護的作用機理。對于預應力錨索復合土釘墻支護型式，不僅兼有土釘和預應力錨索的作用機理，同時兩者聯合作用時，在土釘的分擔、箍束效應以及坡面薄板墻等共同的約束作用下，被支護土體的整體性提高，其整體剛度相應增加，進而更能充分發揮預應力錨索的深層錨固作用、懸吊和注漿約束作用，使得土體被加固的效果得到大幅提升。

    如果不考慮土釘的作用，僅就預應力錨索對被支護土體而言，由于被支護土體剛度相對較小且極易變形，則對其錨固和懸吊后，除錨索所處位置土體外，其他地方土體依然會產生較大的變形，且注漿約束的范圍及其作用效果也很小。

    因此，在預應力錨索與土釘聯合支護作用下，土釘、錨索及深部穩定土層被有效的聯系在一起，形成一個聯合支護體共同承擔被支護土體產生的土壓力，由此提高了被支護土體的整體抗變形能力。

3、工程實例

    3.1  工程概況、周圍環境概況

    3.1.1  工程概況

    南門望城項目基坑支護工程基坑開挖深度8.5米，基坑側壁安全等級按一級考慮，采用動態法設計、信息化施工原則，重要性系數γ。取1.1，本文僅涉及其東邊坡大厚度填土部分支護段。

    3.1.2  周圍環境概況

    基坑支護工程位于西安市大南門外長安路西側、圍墻巷北側，東距長安路約160m，北鄰碑林區教委家屬院6-7層磚混住宅樓（該分段基坑坑口距離家屬樓最近距離僅4.3米），西側緊鄰2層民房及市旅游服務公司家屬院住宅樓，東側緊鄰教委家屬院小區道路及市農行家屬院住宅樓。

    本文涉及大厚度填土部分支護段為本基坑工程的東邊坡分段，坡口緊鄰教委家屬院小區道路，詳見圖1所示。

    圖 1 基坑平面布置圖及周圍環境條件

    3.2  地質、水文條件

    依據本工程巖土工程勘察報告，本場地支護影響范圍內揭露土層主要為第四系松散堆積物，即由全新統人工雜填土、素填土、上更新統風積黃土、殘積古土壤、中更新統風積黃土等組成。其中場地東北段（即本文涉及支護段）雜填土及素填土厚度較大，雜填土層厚0.5～1.6米，層底埋深0.5～1.6米，稍密、稍濕，主要成份為粘性土含較多碎磚、灰渣、砼塊等建筑垃圾，巖性不均；素填土層厚達6.5米，層底埋深7.6米，稍密、稍濕，主要成份為粘性土含零星碎磚、灰渣等，巖性不均。

    依據巖土工程勘察報告并結合地區經驗，雜填土粘聚力C取5kPa，內摩擦角φ取5°；素填土C取12kPa，內摩擦角φ取10°；下層黃土C取26kPa，內摩擦角φ取21°。

    場地地下水在鉆孔中測得穩定地下水水位埋深為11.0～12.5m，屬潛水類型，觀測期間為年平水期較低水位。據區域水文地質資料，水位年變幅2.0m左右。

    3.3  支護方案參數

    根據工程所在地質和周邊環境條件，本文涉及支護段采用四道6～9米土釘結合一道18米長兩束φS15.2預應力錨索組成的預應力錨索復合土釘墻支護型式，坡比1:0.3，具體設計參數詳見圖2。

    圖 2 支護體系設計方案

    3.4  基坑支護施工及變形監測

    本基坑工程于2012年11～12月完成基坑開挖和支護工作，目前地下車庫地下一層、二層均已施工完畢；施工期間對基坑周圍土體及其周邊相鄰建筑、道路進行了較全面的監測工作，包括基坑周圍土體水平、豎向位移，坡頂和緊鄰道路的沉降觀測。

    依據觀測結果顯示，支護期間基坑周圍相鄰建筑物及道路最大沉降量為3mm，基坑周圍土體水平、豎向位移量累計最大變形量為10mm，變形監測結果均滿足相關規范及設計要求。

4、結語

    近幾年隨著理論研究的深入和大量的工程實踐，復合土釘墻技術得到了廣泛的應用，對它們的適用條件、設計計算方法，得到了大量的工程實踐的驗證；在地質條件較復雜的擬建場地，復合土釘墻具有傳統土釘墻無法比擬的優點，進而極大地擴展了土釘墻技術的應用范圍，成為深基坑支護中一種很有競爭力的技術手段。

    本文結合擬建場地特有的大厚度填土地質條件，采用預應力錨索復合土釘墻支護型式，在滿足深基坑支護安全條件的基礎上，極大程度的降低了建設單位的支護費用；經本工程實踐驗證，大厚度填土地層，基坑支護采用預應力錨索復合土釘墻支護型式，安全、經濟、可行。

參考文獻：

[1] 《復合土釘墻技術的研究及應用》，楊志銀等，巖土工程學報，2005.2

[2] 《復合土釘墻支護技術的研究與應用》，都智剛，科技情報開發與經濟，2009，19(15)

[3]  《預應力錨索復合土釘支護內力及變形分析》，湯連生等，巖石力學與工程學報，2008.2

(本文來源：陜西省土木建筑學會   文徑網絡：呂琳琳  尹維維 編輯  文徑 審核)