软土基坑土钉墙与木桩、槽钢竖向组合支护的应用

□黄春满

所谓土钉墙，即为天然土层与土钉墙加固并与喷射混凝土面板粘结，形成一个重力式挡墙来抵抗土体的压力，从而确保开挖面稳定的一种支护措施。通过钻孔、植筋、注浆设置的为土钉，也可采用打入角钢、粗钢筋形成土钉，或者采用等强度的钢管，简称锚管。

一、工程概况

泉州市鲤城区公共卫生服务中心综合楼地下室工程位于泉州市鲤城区浮桥镇，笋江路以北（相距约20m），其余三面距离红线位置约6m。拟设置地下室±0.00=7.60m（黄海高程），地下室底板底标高2.00m（黄海高程，已考虑大承台位置深度）。现状地面高程5.50～6.70m，基坑实际开挖深度在3.50～4.70m。基坑安全等级为二级。

场地属冲积平源，为滨海堆积与湖泊堆积交替作用。地基土自上而下为：耕植土、粉质粘土、淤泥、中粗砂、砂卵石、残积砂质粘性土、全风化花岗岩、强风化花岗岩。基坑工程设计参数见表1。结注浆，注浆采用水泥浆的水灰比为0.45～0.55，水泥使用P.O32.5 普通硅酸盐水泥，以孔口溢、冒浆为准，注浆压力控制在0.4～0.8MPa）结合竖向木桩（或槽钢）的组合支护体系，喷射混凝土面层采用6.5@200×200 设置（钢筋网片采用Φ6.5 钢筋，每隔1m设置一根Φ16 加强筋，喷射混凝土中砂的含水率控制在5～7%，碎石最大粒径小于15mm，混凝土配合比为水泥：砂：石=1:2:2，并添加3%的速凝剂）。结合各剖面的地质分布情况，拟设计的剖面支护形式如下：

剖面1-1：上下2 排竖向小木桩L5000@330，1 排18号 通 用 槽 钢L10000@500，3 排 支 护 锚 管Φ48，t=3.0@1300，L=12000，竖向间距1 000～1 200 不等，中间设置2m平台，上下坡率按1：1。

剖面2-2：上下3 排竖向小木桩L5000@330，1 排18号 通 用 槽 钢L6000@500，4 排 支 护 锚 管Φ48，t=3.0@1300，L=12 000，竖向间距1 000，坡率1：0.8。

表1 基坑工程设计参数表

二、支护方案的确定

考虑到周边场地相对空旷，仅南侧（见基坑平面示意图）有一条已建成的笋江路（相距20m），其余均为空地，但距离建筑红线的实际放坡空间为6m。由于排桩的支护以及止水帷幕成本高、工期长，结合周边施工经验，综合考虑采用土钉墙（采用等强度锚管替代，钢管注浆锚杆采用全粘剖面3-3：上下3 排竖向小木桩L5000@330，1 排18号 通 用 槽 钢L120 000@500，4 排支护锚管Φ48，t=3.0@1300，L=12 000，竖向间距1 000，坡率1：1。

对拟设置的1-1～3-3 取不利的地层进行设计验算：抗滑安全系数：Kmin=5.113 >1.300（满足）；抗倾覆安全系数:Kmin=3.202>1.600（满足）。

三、实施效果及检测

锚管与竖向木桩、槽钢的施工次序为：

（一）降水至工作面以下0.5m。

（二）削坡清坡，确保坡率以及平整度。

（三）清除虚土，喷射第一层混凝土面护坡，厚度不小于40mm。

（四）终凝2h 后，喷水养护，不少于3～7d。

基坑平面示意图

（五）螺旋钻机钻孔、成孔并退出孔洞，将废土清除干净，将钢筋放入孔口，焊置定位架。

（六）通过止浆塞将注浆管插入，边注浆边拔管，最后用水泥浆充填孔口。

（七）铺设、绑扎钢网，焊上短段钢筋与锚管互相焊接。

（八）喷射第二层混凝土面护坡，等注浆体面层强度达到设计强度70%后，再开挖下层土方以及锚管施工。

（九）在挖至淤泥层顶面时，木桩或槽钢应一根根紧挨压入，尽量紧靠（适用于密排桩情况）。

锚管全部施工完成后，采用抗拉试验检测承载力，试验数量不小于土钉总数的1%，且不应少于3根。经试验轴向受拉承载力Tu均满足设计要求。

基坑支护工程采用信息化作业，结合监测进行，在三个月的施工期间（自地下室开挖至地下室底板浇筑完成、承台回填至基坑稳定），结合施工期的监测数据表明，基坑开挖过程中的坡顶沉降、坡顶及深层土体的位移主要发生在第一个月，以后趋于稳定，其中：

坡顶水平位移：累计值22mm，变化速率1.5mm/d 满足设计及规范要求；

坡顶竖向位移：累计值9mm，变化速率1.2mm/d 满足设计及规范要求；桩长按12m 考虑（满足最短桩长抗倾覆稳定性要求情况），桩径Φ800mm，桩距2 000mm，不考虑设置截水桩，场地均采用轻型井点降水方式。与土钉墙与竖向支护体系的造价比选见表2。

表2 支护体系造价比选（局部成本比选）

深层水平位移：累计值26mm，变化速率1.1mm/d 满足设计及规范要求；

周边地表竖向位移：累计值12mm，变化速率0.8mm/d 满足设计及规范要求。

四、技术经济分析（局部性价比选）

采用传统排桩支护体系的情况，以本工程为例，总延米240m，

五、结论

在福建沿海地区以及江河湖泊冲积平原，常分布有厚度为3～5m的淤泥，采用土钉墙结合竖向木桩（或槽钢）组合支护型式，具有工期短、成本低、安全可控等显著优势，对同类场地的施工具有一定借鉴作用。