超前桩复合土钉墙在基坑支护中的应用

田培先

(广州市城市规划勘测设计研究院，广东广州510060)

1 工程实况

1.1 工程概况

该工程位于广州市海珠区，建筑面积13 583 m2，地上11层，地下室一层。基坑开挖深度4.9 m，安全等级为三级。主体塔楼采用管桩基础。

1.2 场地地质概况

根据工程勘察报告，该场地地层主要由人工填土、冲淤积成因的淤泥(淤泥质土)、粉质黏土、细砂及残积成因的粉质粘土及细砂岩组成。各层土质描述:

(1)填土:层厚2.2～4.9 m。

(2)淤泥(淤泥质土):层厚1.0～1.7 m。

(3)细(中)砂:层厚0.5～1.6 m。

(4)粉质黏土:层厚1.0～1.5 m。

(5)粉质黏土:层厚3.4～5.1 m。

场地地下水属于细(中)砂中的孔隙潜水，透水性强，地下水稳定水位为－1.43～2.02 m。

2 基坑支护方案的选择

2.1 支护方式

该工程支护采用水泥土搅拌桩(两排)+土钉+钢管桩的支护方式。该方案的优点是工艺成熟、简单、造价低。而且边开挖边做支护，可大大加快施工速度，缩短工期。考虑到土钉墙变形大的特点，在水泥土搅拌桩内插入钢花管来加强超前支护结构的刚度，限制支护结构的变形。

2.2 支护方案的细化

(1)两排水泥搅拌桩桩径为550 mm，间距400 mm，桩底穿过细砂层、淤泥或软塑粉质黏土，进入下卧坚硬粉质黏土不少于1 m且进入开挖面下2 m。

(2)土钉采用HRB335级钢筋，直径25 mm，土钉成孔直径110 mm，注浆体采用32.5R普硅水泥，水灰比0.45，注浆压力0.3～0.5 MPa。

(3)钢管桩成孔直径130 mm，直径110 mm，壁厚2.5 mm，在钢管的下部3 m范围内每隔0.5 m设直径10 mm的注浆孔。

3 复合土钉墙支护施工

3.1 深层搅拌桩施工

施工前，应严格按照施工图纸进行搅拌桩定位。施工工艺采用控制水泥总量，反复多次喷浆，保证四搅四喷工艺。在正式施工之前进行试桩，记录不同土层搅拌机下沉速和电机电流的反映，并以此确定保证桩端进入下卧粘土层，起到止水作用。

3.2 土方开挖及支护

3.2.1 土方开挖

为确保喷锚支护施工的各开挖层段的整体稳定性，土方开挖采用分层分段开挖。场地清理时，将施工场地平整到设计标高，在搅拌桩施工后，第一层开挖深度不超过1.2 m，以下每层土方开挖到与下一层土钉相符，超挖深度不超过0.3 m。每开挖一层土方，立即施工土钉，土钉锁定后，方可开挖下层土方。

3.2.2 锚杆施工

成孔:采用工程钻机成孔，成孔直径为110 mm，钻进过程中尽量减少对孔壁的扰动，以防止塌孔。清孔:用清水清孔或压缩空气清孔。下锚:将预制好的钢筋顺直插入孔内，如下锚插入深度达不到成孔深度，说明孔壁已坍塌，应重新清孔下锚。如砂层厚度较厚，成孔困难，采用打入式钢花管代替。注浆:注浆前先清孔排除孔底残渣。浆液采用32.5R普硅酸岩水泥配制，加入水泥重0.3%的早强剂，水灰比0.45～0.5，注浆压力0.3～0.5 MPa，孔口部位设置止浆塞和排气管，注浆管逐步向外拔至孔口，等排气孔停止排气且孔口溢出水泥浆时停止注浆。

3.2.3 挂网喷砼

挂网喷砼钢筋采用8@200×200，加强筋采用4条水平及竖向16钢筋。锚头的固定必须采用焊接的方式连结可靠。喷射砼采用C20细石砼，分两次喷射，自上而下进行，待第一层终凝后再喷第二层。

4 施工监测

基坑监测按照相应规范，基坑边布置水平位移监测点、沉降监测点、土体测斜、水位观测。

4.1 水位观测

基坑施工期间正是广州的雨季，通过水位观测发现基坑水位并无大的变化(如图1所示)，说明搅拌桩止水效果良好，满足设计要求。

图1 水位变化曲线

4.2 基坑水平位移和沉降观测

本基坑监测从2008年7月3日开始观测，2008年8月16日基坑开挖到底，2008年8月29日底板施工完成，2008年12月12日基坑回填。从观测结果看(图2、图3)，基坑坡顶沉降10～15 mm，沉降集中在基坑土体开挖期间，底板施工完后沉降变形不大;基坑坡顶水平位移10～15 mm，水平位移变形集中在基坑土体开挖期间，底板完成后变形虽有发展，但变形不大。基坑水平位移值和沉降值远远小于常规土钉墙支护的变形值，主要是微型钢管桩增强了支护的整体刚度［2］。

图2 基地沉降监测曲线

图3 基坑水平位移监测曲线

4.3 基坑土体测斜观测

从基坑测斜曲线图(图4)可见，基坑土体最大变形发生在地面下3 m附近，最大变形值13 mm左右，变形集中在基坑土体开挖期间。与土钉墙变形规律不一致，土钉墙最大变形往往发生在坡顶附近，且变形值远远大于本基坑复合土钉墙。

图4 基坑测斜曲线

5 结论

水泥土桩作为止水帷幕超前支护的土钉挡墙，墙后的地表沉陷比较小，一般为开挖深度的0.3%，且沉降槽靠近开挖面的水泥土桩沉陷非常小，通常为几毫米，最大沉陷位置距开挖面(0.5～1.0)H，约为0.3% ～0.5%H，沉陷槽宽度为1.0 ～2.0 H［3］。

对于浅基坑且土质条件较差的场地，采用复合土钉墙支护不仅节省造价，而且变形值远远小于土钉墙，保证了基坑正常使用的要求，可以为同类型基坑支护设计提供参考。

［1］ 戴秀珍．超前桩复合土钉墙内部稳定性研究［J］．路基工程，2008(3):124－125

［2］ 葛燕铭．微型钢管桩复合土钉支护工作性能现场测试研究［J］．建筑科学，2008，24(1):57－60

［3］ 李象范．上海地区基坑工程中的复合土钉支护技术［J］．施工技术，2001，23(6):363－369