巖土工程師輔導(dǎo)：土釘和錨桿聯(lián)合支護(hù)的設(shè)計(jì)(2)

　　3、工程施工

　　(1) 降水

　　a) 主樓的降水井較深，已經(jīng)進(jìn)入了卵石層，而裙樓的降水較淺，沒有進(jìn)入卵石層。降水井點(diǎn)施工完成以后，經(jīng)過抽降，發(fā)現(xiàn)主樓降水井的自滲效果較好，即使在不抽水的情況下，其水位也穩(wěn)定在地面以下16m左右。而裙樓的降水井幾乎沒有自滲作用，接電抽水以后，經(jīng)過幾分種水泵即斷流，說明降水井的補(bǔ)給供不上水泵的流量;但停泵以后，經(jīng)過一段時(shí)間降水井的水位又回升上來了。

　　b) 經(jīng)過開挖檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)基槽底部沒有滯水，說明降水效果良好。但在土釘錨桿施工過程中，主要是第三排錨桿和第四排土釘施工時(shí)，隨著土釘深度的增加，土釘施工過程中所帶出的土體由潮至濕、到最后成為稀泥，有的孔在土釘錨桿施工以后，有水從孔中流出，有的孔出水太大甚至無法注入水泥漿。在土釘墻施工完成以后，仍有5-6個(gè)錨桿孔流水，有的孔中的水流還帶有壓力，一會兒水量大，一會兒水量小，怎樣會出現(xiàn)這種情況，經(jīng)分析認(rèn)為主要是由于土體的不均勻性、土體中存在裂隙所引起的，土釘錨桿施工時(shí)遇到了地下滲水途徑很可能引起這種情況。

　　(2) 支護(hù)施工

　　a) 由于錨桿較長(22 m)，其長度超過了降水的有效范圍，在錨桿施工過程中，當(dāng)錨桿長度超過9m以后即有稀泥流出。為了保證施工質(zhì)量，確保錨桿的鎖定荷載，為此采取了一定措施：對設(shè)計(jì)方案作了適當(dāng)修改，由原來的兩樁一錨改為一樁一錨，把錨桿的鎖定荷載相應(yīng)降低;確保從孔底注漿，注漿時(shí)用清水把泥漿從孔底頂出，并把孔壁泥漿破壞，然后從孔底注入素水泥漿;在素水泥漿中加入適量膨脹劑，以充分破壞孔壁泥漿，確保施工錨桿能滿足張拉鎖定荷載的要求。

　　b) 在土釘墻施工時(shí)，一定要把鋼筋網(wǎng)片位于噴射混凝土的中間，特別對于第二、第三錨桿來說更為重要，因?yàn)殄^桿需要施加預(yù)應(yīng)力，如果不把鋼筋網(wǎng)片居中，錨桿張拉鎖定時(shí)，噴射混凝土面層會被壓裂。

　　c) 在土釘和錨桿的施工時(shí)應(yīng)做好保護(hù)架的綁接、焊接工作。在降水后的土釘墻支護(hù)施工中，由于降水效果及降水有效范圍的影響，土釘(錨桿)孔中往往有水及泥漿，如果土釘(錨桿)的保護(hù)架間距太大或制作不合理，往往會造成土釘(錨桿)的保護(hù)層不夠，甚至根本沒有保護(hù)層，土釘直接放在泥漿中，對土釘墻施工質(zhì)量造成嚴(yán)重不良影響。

　　4、出現(xiàn)問題的解決

　　(1) 施工過程中出現(xiàn)的問題

　　在主樓西南角的護(hù)坡樁施工完成以后，即開挖土方，開始土釘墻支護(hù)施工。按設(shè)計(jì)方案及施工要求，一切均順利進(jìn)行，至5月31日裙樓的第四排土釘已經(jīng)完成，主樓的第五排土釘也已施工完成，經(jīng)過變形觀測沒有發(fā)現(xiàn)明顯的變形。在主樓第五排土釘墻施工時(shí)，由于土體的裂隙很發(fā)育，清土錨噴時(shí)出現(xiàn)了一定的坍塌，對此采取了一定的措施，通過減少開挖工作面，加快錨噴施工速度，使坍塌的地方及時(shí)得到了處理，并保證噴射面層的后面沒有空洞存在。這時(shí)候的變形觀測結(jié)果表明西側(cè)邊坡只有5mm的變形，南側(cè)的變形較大，約有13 mm。

　　1998年6月1日下了一場大雨，雨量太大，工地四周的雨水管道都滿了。由于現(xiàn)場雨水較多，土方無法開挖，到6月3日才開挖西側(cè)下一步土方，施工主樓第6 步土釘墻。為了防止土方開挖以后土體坍塌，連夜進(jìn)行噴射施工，到凌晨 2 時(shí)才完畢。6月4日早晨6時(shí)，基坑西側(cè)邊坡外1.5 m處出現(xiàn)裂縫，和西側(cè)邊坡平行，從護(hù)坡樁附近一直到裙樓處，而且發(fā)展速度較快，到8時(shí)裂縫已很明顯，經(jīng)過經(jīng)緯儀器測量發(fā)現(xiàn)，這時(shí)候西側(cè)變形已有30mm左右，但沉降量更大，最大處約有100 mm左右，距離護(hù)坡樁約1.5 m的部位沉降和變形最大，向裙樓方向逐漸減少，且以4 mm/h的速度發(fā)展。經(jīng)過8個(gè)小時(shí)左右的觀測，發(fā)現(xiàn)變形速度減少了，但變形并沒有穩(wěn)定，最后于6月4日下午3時(shí)用挖掘機(jī)把這部分回填至地面以下6m的位置。

　　(2) 處理措施

　　事情發(fā)生后有關(guān)單位的老師對工程進(jìn)行了分析討論，認(rèn)為應(yīng)采取以下措施：用挖掘機(jī)把這部分進(jìn)行回填，確保不出現(xiàn)惡性安全事故;對西側(cè)兩排錨桿重新進(jìn)行鎖定，以檢驗(yàn)在如此大的變形情況下錨桿是否破壞。經(jīng)過重新張拉鎖定，發(fā)現(xiàn)西側(cè)兩排錨桿完好如初，沒有發(fā)生破壞。

　　根據(jù)現(xiàn)場破壞情況及錨桿的檢驗(yàn)情況，認(rèn)為破壞是由于某種原因造成土釘墻局部下座、土釘墻體剛度不足以抵抗下挫力造成的。故采取了如下加固措施：

　　a) 在第二排錨桿與第三排錨桿之間及第三排錨桿下40cm，增加兩排9m的土釘，土釘間距為1.2m.在護(hù)坡樁附近沉降變形最大的部位，在第二排錨桿上部40cm處增加15根土釘，并用加強(qiáng)筋將其連接。土釘鋼筋用Φ32，加強(qiáng)鋼筋用Φ22。

　　b) 上述兩排土釘施工結(jié)束后，在原第五排每兩個(gè)土釘孔的中間加一個(gè)長6 m、直徑2英寸的鋼管型土釘。

　　c) 在施工完上述鋼管型土釘后，用加強(qiáng)筋將其連接。然后分段向下開挖，剪開先前所掛鋼筋網(wǎng)，清除浮土，并填實(shí)，重新掛網(wǎng)噴射混凝土。

　　d) 在原第六排土釘與第七排土釘之間加打一排6 m長的土釘，土釘水平間距為1.2 m。土釘鋼筋用Φ22。

　　加固方案施工完畢以后，6月14日開挖最后一步土釘，經(jīng)過變形觀測發(fā)現(xiàn)，土方開挖完畢以后又有10mm左右的變形。但支護(hù)施工完成以后，觀測沒有發(fā)現(xiàn)明顯的變形，這和預(yù)先分析的結(jié)果比較一致。

　　(3) 原因分析

　　一般情況下土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形及破壞有以下幾種：①在非預(yù)應(yīng)力土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)中，在預(yù)定的滑裂面附近出現(xiàn)裂縫，這是土釘墻施工中的正常情況;②土釘墻局部發(fā)生破壞，這可能是由于噴射混凝土面層滑落造成的，也可能是由于加強(qiáng)鋼筋焊接不牢引起的;③土釘墻整體破壞，這可能是由于土釘設(shè)計(jì)過短或別的原因引起的。但象本工程發(fā)生的破壞形式還很少見。在分析事情發(fā)生的原因時(shí)，存在著很大的爭議，矛盾的焦點(diǎn)集中在支護(hù)模式上：一種意見認(rèn)為土釘和錨桿相結(jié)合的模式在理論上行不通，土釘是非預(yù)應(yīng)力的，錨桿是通過施加預(yù)應(yīng)力來限制其變形的，兩者是矛盾的;而且土釘(Φ22鋼筋)是剛性的，錨桿(鋼絞線)是揉性的。這些是引起事故的主要原因。

　　筆者認(rèn)為巖土工程特別是基坑支護(hù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，經(jīng)驗(yàn)對工程設(shè)計(jì)和施工很重要。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，模式的正確與否應(yīng)由實(shí)踐來檢驗(yàn)。筆者也考慮到土釘和錨桿受力原理的差異，在施工中盡可能把錨桿張拉的時(shí)間向后放，以便土體有一定的變形，土釘有一定的受力后，再進(jìn)行張拉，而且第二排錨桿張拉的荷載較小，第三排錨桿張拉的荷載較大，當(dāng)施工到地面以下 6.0 m時(shí)才進(jìn)行了兩排錨桿的張拉鎖定。在同一工地，使用同一設(shè)計(jì)方案、同一施工工藝，南側(cè)邊坡完整良好，西側(cè)邊坡出現(xiàn)了這種破壞，筆者認(rèn)為土釘和錨桿相結(jié)合的模式不是造成基坑西側(cè)邊坡下座的主要原因，在以后的施工中也證實(shí)了筆者的觀點(diǎn)。基坑支護(hù)完成以后，施工單位在硬化基坑四周的環(huán)形路面時(shí)發(fā)現(xiàn)，在基坑西側(cè)沉降變形最大的地方附近有一個(gè)雨水井，主管道一側(cè)是通的，和別的雨水井相連，另一側(cè)堵死了，有一個(gè)小管道直接通向基坑邊坡。這種情況發(fā)現(xiàn)后，筆者作了認(rèn)真分析，認(rèn)為雨水的大量灌入是造成事情發(fā)生的主要原因。在基坑西側(cè)1.5m以外地下有一道磚墻，可能是原先某一結(jié)構(gòu)的外墻，其走向和基坑西側(cè)邊坡平行，6月1日下雨以后，雨水太大，不斷有雨水經(jīng)管道沿磚墻滲入地下土體之中，在雨水的浸泡之下，土體被軟化，土體的凝聚力不斷減小，土體強(qiáng)度減小到一定程度，即發(fā)生這種情況。

　　5、結(jié)論

　　(1) 土釘墻支護(hù)的構(gòu)造方法能最為有效的發(fā)揮現(xiàn)場監(jiān)控和信息化施工的優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)現(xiàn)場挖掘和成孔過程中發(fā)現(xiàn)的土體實(shí)際情況與監(jiān)控量測數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行反饋設(shè)計(jì)并調(diào)整支護(hù)的參數(shù)和施工方案。由于土體狀況多變并難以準(zhǔn)確預(yù)測，土釘墻支護(hù)的這一優(yōu)勢使其具有相當(dāng)高的安全可靠性。

　　(2) 在有降水的基坑支護(hù)中，降水雖然能夠保證基槽底部土層干燥、結(jié)構(gòu)防水層順利施工，但不能把所有的滯水全部蔬干。故在土釘墻支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮降水效果，留有足夠的安全系數(shù)。

　　(3) 在土釘墻基坑支護(hù)施工中，水的影響因素是很大的，對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性有重大影響。支護(hù)施工時(shí)應(yīng)對基坑四周各種管道進(jìn)行詳細(xì)了解，切實(shí)較少各種水源對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響。

　　(4) 本工程雖然出現(xiàn)了一些事情，但這不能否定土釘墻與錨桿相結(jié)合的模式在土釘墻基坑支護(hù)中的應(yīng)用?；又ёo(hù)完成以后，經(jīng)過重載及雨季的考驗(yàn)，南側(cè)邊坡及西側(cè)邊坡都沒有明顯的變形，工作狀態(tài)良好，這說明設(shè)計(jì)方案及所采用的加固方案是合理的、可行的。

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