谈土钉墙及斜撑组合型基坑支护体系的应用

李红萍

1 工程基坑支护简介

某工程建筑面积约11万m2，主要建筑物为4栋20层高层和地下1层车库。

1.1 水文地质条件

根据本工程勘察报告，场地地下水位约5.0 m，开挖边坡土层主要由杂填土、粉质粘土和粉土组成。

1.2 周围环境条件

某楼拟开挖基坑南侧为临近某小区高层住宅楼的地下车库，距基坑边约9.0 m。其中局部地下车库紧邻基坑边约2.96 m，场地狭小，其南侧基坑深度约7.0 m，边坡土体含水率高，在基坑深6 m～7 m的边坡中埋有临近小区的各种地源热泵线管。

1.3 基坑支护方案

经专家论证，决定基坑深5 m范围采用土钉墙方式进行支护，深6 m～7 m采用斜撑方式进行支护。

1.4 施工顺序

基坑开挖深5 m，进行土钉墙支护→地基与基础工程施工，且筏基达设计强度→开挖剩余的2 m，进行斜撑支护→主体、地下车库工程施工→具备拆除条件时，拆除允许拆除的支护体系。

2 支护设计方案概述

2.1 土钉墙

1)打超前锚杆，超前锚杆采用直径约100 mm的木椽，长度L=5 m，坑底上下各2.5 m，间距0.5 m。2)采用Φ18钢筋作为土钉，长度6 m，如无法人工成孔时，可改为机械打入φ48钢管进行成孔，土钉倾角5°～15°。3)水泥浆采用PS32.5标号的水泥，注浆等级为M15，用Φ6.5@200钢筋编网，并以 Φ16～Φ20钢筋焊成井字架与土钉连接。4)面层采用C20细石混凝土喷射而成，基坑边沿做宽1.0 m压顶。5)设计方案提供的土钉长度均为初定值，施工时土钉长度可根据现场情况进行调整。

2.2 斜撑支护

1)内支撑沿基坑边通长布置，间距3 m，支撑上沿标高与下沿标高相差1 m，下沿标高为基础底板高度，长度视基础底板边缘与基坑边的距离而定。2)钢支撑采用φ203(壁厚7 mm)钢管，当杆件长度超过12 m时采用φ245钢管，支撑顶部采用18工字钢作为竖向加劲肋，并在钢管两侧采用14a槽钢焊接连接;钢管顶部和端部均焊接一块350 mm×350 mm×6 mm钢板与两侧焊接连接。3)内支撑顶部工字钢与基坑土体接触处的缝隙用C30细石混凝土填塞。4)内支撑顶部基坑侧壁喷射混凝土面层，打入短土钉(约1 m)后挂网(Φ6.5@200)喷射C20细石混凝土。土钉墙、斜撑组合型基坑支护体系见图1。

3 支护体系的质量控制要点

3.1 土钉墙支护

1)分层开挖。上层混凝土面层喷射24 h后方可进行下一层深度的开挖;可分段开挖，开挖长度20 m～30 m;尽量缩短边壁土体的裸露时间;严禁超挖。

2)原材料检验。支护施工所用原材料(水泥，砂，石，钢筋等)的质量要求及材料性能的测定，均应以现行的国家标准为依据。

3)注浆强度、喷射混凝土强度检验和喷射混凝土厚度检验。按规范规定留置试块，并作为强度评定的依据。喷射混凝土厚度，可以用混凝土厚度标志或其他方法检查，有争议时以凿孔法为准。

4)土钉抗拔试验。现场对已施工的土钉墙做土钉抗拔试验，检验与其抗拔力是否达到设计要求。

3.2 斜撑支护

1)检查特种作业人员(焊工)上岗证，必须持证上岗，人证合一;焊工进行试焊，钢管焊接质量:焊角高5 mm，焊角宽8 mm等符合设计要求，方可进行大面积焊接。

2)严把材料进场关。钢管提供合格证，用游标卡尺现场检查壁厚;编网钢筋必须提供合格证，并按规定频率进行复验;喷射混凝土原材:水泥提供合格证、复试报告;砂、石子进行复验，并提供混凝土配比单。

3)严格控制施工顺序:先支撑后开挖。先开挖宽1 m的沟槽，安装支护管完毕后，开挖3 m，待填塞的混凝土强度达到要求后，再开挖下一个宽1 m的沟槽，依次施工。

4)细石混凝土填塞为关键节点，是受力从点到面的分散，填塞密实，强度满足要求方可继续开挖。如果考虑进度要求，可采用高强混凝土。

5)加强混凝土养护。喷射混凝土终凝2 h后浇水养护，养护时间根据气温确定3 d～7 d。

6)及时进行回填土施工。护坡与基础空隙及时回填，并在筏基内适当填土，替换部分支撑作用。

4 注意事项

4.1 排水、导水设施

边坡支护工程经历冬季、雨季，做好排水设施至关重要。基坑1.0 m压顶做好排水坡度，压顶内侧做排水沟;坑内设排水沟、集水坑，并与边壁保留0.5 m～1 m的距离;局部侧壁水压力较大，在支护面背部插入长约0.5 m，直径40 mm的水平导水管，间距1.5 m～2 m，外端伸出支护面层。

4.2 基坑监测

1)监测内容:支护结构顶部的水平位移与竖向位移;支护结构的变形;附近地表、路面的变形、开裂及周围建筑物状态的观察。

2)监测结果:基坑坡顶最大水平位移小于30 mm，与基坑开挖深度之比小于0.30%;基坑坡顶最大竖向位移小于20 mm，与基坑开挖深度之比小于0.30%，在监测规范预警值范围内，支护结构无变形，附近路面裂缝小，也无扩展现象。

4.3 实行动态设计和信息化施工

在施工中对开挖过程实施跟踪监测，并将现场信息及时反馈设计单位，设计单位随时根据监测结果调整设计参数和施工工艺。例如:针对流塑粘性土的部位，及时增加木网，预插槽钢，从而保证了工程安全;斜撑支护安放第一、二根钢管后调整开挖顺序为开挖宽3 m→支撑→再开挖，缩短了工期，且降低了成本。

5 土钉墙、斜撑组合型支护方式的应用意义

土钉墙斜撑组合支护适用于施工主体因临近于其他建筑物而基坑开挖空间受限不能放坡开挖，或者是因施工主体的附近地下埋设有各种管线而不能采用移动方式处理的边坡开挖等的情况。本工程中，我们根据现场地质条件和周边环境情况，灵活地采用土钉墙、斜撑组合型支护体系，这两种支护方式互相组合、共同作用，安全、经济、合理地解决了复杂基坑支护问题，不仅保证临近建筑物及市政设施的安全和正常使用，而且使主体工程安全、顺利地进行。本方法具有施工方便、适用性强的优点，在上述的复杂施工条件下值得推广应用。

［1］ JGJ 120-99，建筑基坑支护技术规程［S］.

［2］ CECS∶96-97，基坑土钉支护技术规程［S］.

［3］ GB 50497-2009，建筑基坑工程监测技术规范［S］.

［4］ 李有宇.某大型厂区内复杂深基坑支护设计［J］.山西建筑，2010，36(3):106-107.