复合土钉墙技术在陕西国土资源大厦深基坑工程中的应用

蒙晓记，杨 伟，王振福

(1.陕西省地矿总公司，陕西 西安710054;2.陕西地质工程总公司，陕西 西安710054)

0 引言

复合土钉墙技术是在传统土钉墙的基础上，配合采用预应力锚杆、钢筋砼护坡桩、混凝土搅拌桩(直径500～1000 mm，可内插钢管桩等)、超前树根桩等技术措施，以控制支护的变形，满足环境对支护的设计要求而形成的一种组合式支护技术。复合土钉墙技术在工程上正在得到广泛的应用，尤其是土钉墙与桩锚相结合的复合支护技术在陕西黄土地区的深基坑支护中应用居多。本文主要通过工程实例说明采用水泥土搅拌桩－土钉墙和预应力锚杆的复合土钉墙技术所取得的实际施工效果。

1 工程概况及水文地质条件

1.1 工程概况

陕西国土资源大厦位于西安市高新二路，2幢楼地上30层和24层，框剪结构，地下室2层。其中基坑东西长85 m，南北宽75 m，基坑开挖深度11.58 m。

本基坑周边条件复杂，南邻光泰路，北靠小区便道，路边有污(雨)水管道，距离红线2.5～6.5 m。基坑东侧有一幢7层建筑物，距红线最小距离16.3 m，东侧高新区主供热管道(沟)，通信光缆距红线0.3～3.0 m。临建2层木板房距红线5.2 m。基坑西侧为财富大厦二期，地上29层，地下一层，桩基础，其外墙距红线20.2 m，地下车库进口边沿距红线7 m。西侧紧邻小区便道，路宽6.0 m，其中心距红线3.0 m，同时，西侧道路为后续基础和主体施工商品砼车唯一通道。

1.2 地质条件

拟建工程地貌单元为皂河一级和二级阶地，基坑影响深度范围内主要地层岩性自上而下依次为:黄土状土，褐黄色，大孔，含少量钙质结核及氧化铁条纹，可塑，具湿陷性，层厚3.10～5.40 m;中砂，灰黄色，级配较差，湿，中密，层厚1.4～6.0 m;粉质粘土，褐黄色，可塑，层厚5.0～5.5 m;黄土，褐黄色，具大孔结构，可塑，具湿陷性，层厚4.60～5.60 m;古土壤，红褐色，具针状孔隙，团粒结构，含白色钙质条纹及结核，可塑，层厚3.60～4.80 m。

1.3 水文条件

地下水稳定水位埋深在自然地面下12.33～12.17 m之间，高程介于394.87～395.03 m之间，属潜水类型。水位升降主要受大气降水影响。年变化幅度＞2.0 m。地下水对支护有一定影响，降水作业需配合基坑支护施工。

2 支护结构选型

2.1 选型思路

根据基坑周边条件，基坑支护可采用的方案为土钉墙与桩锚相结合的复合支护方案，经分析对比，围护桩方案存在工期长、造价高的特点，虽然不失为一种稳定的方案，但最终选择了水泥土搅拌桩－土钉墙和预应力锚杆的复合土钉墙支护方案。深层搅拌桩亦可起到止水、防止基坑开挖过程中松散无胶结的砂层和高压缩性的粉质粘土坍塌，减少基坑坑底隆起等作用。

2.2 支护方案

(1)基坑0～4.76 m垂直开挖，采用3排8 m长土钉墙支护，其中第二排、第三排土钉采用二次注浆。

(2)在4.76 m处基坑内退形成1.65 m宽卸载平台，在台阶内施工长度为10.0 m的深层搅拌桩，同时构筑降水井。

(3)4.76～11.58 m垂直开挖，采用3排8 m长、1排10 m长土钉和1排预应力锚杆的加强型土钉墙支护，其中最下部第一排、第二排土钉采用二次注浆。自上而下第二排设计为预应力锚杆。

(4)水泥土搅拌桩连续墙主要用以保证两工序之间临时开挖面的稳定，其加强作用作为安全储备。

支护结构剖面如图1所示。

图1 支护结构剖面示意图

3 施工技术及特殊边界的处理

3.1 水泥土搅拌桩技术要点

(2)深层搅拌机在起伏不平地面定位时，应注意调整机架的垂直度，保证搅拌头的垂直度。各孔定位与设计位置的误差≯2 cm，成桩桩位偏差≯5 cm。搅拌桩的垂直度偏差≯1%，严禁向基坑内侧倾斜。

(3)深层搅拌采用四搅四喷，严格控制升降速度≯1.0 m/min，旋转速度控制在50 r/min左右，喷浆量控制在50 L/min左右。尤其注意地层分层处的搅拌质量。

(4)搅拌过程，必须保证水泥浆的供应量连续;一旦因故中断，必须将搅拌头下沉到停浆面以下0.5 m处，待恢复供浆后再搅拌提升，以防断桩。

3.2 二次注浆技术要点

(1)设计要求H型土钉及锚杆必须二次注浆。注浆选用水泥净浆，二次注浆为压裂注浆，即一次注浆终凝后压力注浆，水灰比0.5～0.6，注浆压力1.0～2.0 MPa，注浆水泥用量100 kg/孔。

(2)二次注浆管为8 in聚氯烯塑料管，壁厚2 mm，二次注浆管均随锚杆(土钉)一同下入孔内。

(3)二次注浆管顶端封堵，其顶端2 m为花管，直径3 mm孔径向横穿，孔距0.30 m，花管部位用胶带缠绕两层封闭，以防一次注浆液进入。二次浆管下入深度比锚孔深度少约0.5 m。

(4)注浆用特制接头，即注浆泵高压胶管与注浆管采用插入式特制接头。二次注浆管在现场制作完成后必须做地面试验，以确保花管部位在适当的泵压下顺利打开。

(5)二次注浆的关键是掌握一次注浆后的待凝时间，现场可留取水泥浆液观察或根据气(地)温情况而定。

3.3 特殊边界情况的处理

3.3.1 基坑西侧

(1)基坑西侧为工地运输通道，安全等级为一级，设计附加荷载为50 kPa，开挖深度12.76 m。

(2)设计－5.0 m以浅垂直开挖，4层土钉，其中2层为H型土钉，须二次注浆;－5.0 m处留取1.75 m宽台阶，其外侧构筑降水井，内侧施工水泥土搅拌桩;－5.0 m以深设计5层土钉，一层预应力锚杆。

(3)施工的关键为水泥土搅拌桩和确保一、二次注浆质量。一次注浆要求充盈系数≥1.1，二次注浆量不小于一次注浆量的50%。

3.3.2 基坑东北侧

(1)基坑东北长约23 m，开挖出露供热管沟一侧砖墙壁，热力管沟深2.70 m，其下部为厚约10 m的中砂层，开挖至－2.70 m以深供热管沟墙壁曾整体倾斜，时遇冬季施工，加之为西安市高新区主供热管道，因之采取必要的措施后特殊处理，至基坑支护完成其水平位移4～5 mm。

(2)设计为热力管沟砖墙壁挂网喷砼后竖向布设18号槽钢@2000均布10根，槽钢上端(地面平齐处)用24 mm钢丝绳与距离13.88 m处的锚土墩连接，槽钢垂直下端与－2.7、－3.6 m处的2排H型土钉连(焊)接，施工时注意槽钢铅垂紧贴坑壁喷射砼面。

(3)基坑－5.0 m以浅设计3层土钉，其中－4.5 m处土钉可一次注浆，基坑－5.0 m以深设计1层预应力锚杆，4层土钉(2层为H型)。

(4)基坑东北角长约6 m的深层搅拌桩改为树根桩(微型钻孔桩)施工。

(5)施工要求－2.7、－3.6 m处2排H型土钉二次注浆量不少于一次注浆量，以加固(固结)供热管沟底的地层。

3.3.3 基坑东南侧

(1)基坑东侧构筑有2层临建木板房，东南角有一污水井紧靠基坑壁，井深2.0 m，为生活污水排放井，由于原污水井系白灰砂浆砌筑，较长时间的渗漏使得基坑西侧南段长约7 m，地面下深约7 m的土层呈软塑状，由于场地条件限制，此污水井不得拆除，给施工带来了相当的难度。

(2)此段坑壁近似直线，设计变更此段采用加强施工措施，－5.0 m以浅设计土钉4层，预应力锚杆1层，－5.0 m处深层搅拌桩改为树根桩，桩顶设置钢筋砼压梁，并与预应力锚杆连接，－5.0 m以深设计4层土钉(2层为H型，二次注浆)，1层预应力锚杆。

4 基坑施工效果

(1)观测结果为:基坑南北侧累计位移4～6 mm，西侧位移7～9 mm，东侧位移8～10 mm。地面沉降累计3～5 mm，最大沉降为西南角，沉降5 mm，基坑东侧距红线16.3 m的土层砖混结构建筑布设沉降点3个，最大沉降2 mm。基坑西侧距红线20.2 m的29层高层建筑物最大沉降1 mm。

(2)基坑施工过程中对周边管线(道)均无不良影响，路面无开裂、下沉现象，支护结构合理，边坡稳定，效果良好。

5 结语

应用复合土钉墙支护技术并合理选择支护结构类型，即使在基坑周边环境复杂的情况下，亦可达到方案合理、施工简便、经济可靠的目的。尽管各基坑支护的边界条件千差万别，但有一点毋庸置疑，施工中严格规范和设计要求，扎实做好质量工作是基坑支护施工的根本保障。

［1］赵慎中，宋珪，江建华.二次注浆复合土钉墙在超深基坑支护中的应用［J］.探矿工程(岩土钻掘工程)，2012，39(11):51 －53.

［2］韩琨，李建文.复合土钉墙在黄土地层基坑支护中的应用［J］.探矿工程(岩土钻掘工程)，2011，38(10):53 －55.

［3］陈建军.复合土钉墙支护技术在深基坑工程中应用［J］.中国建设信息，2008，(8):48 －49.

［4］代国忠，王晓斌.深基坑工程复合式土钉墙支护技术的应用综述［J］.常州工程院学报，2008，21(5):51 －55.

［5］彭振斌，陈昌富.锚固工程设计计算与施工［M］.湖北武汉:中国地质大学出版社，1997.

［6］闫莫明，徐祯祥，苏自约.岩土锚固技术手册［M］.北京:人民交通出版社，2008.