建筑工程深基坑土钉墙支护及稳定性问题解析

杨有清

(中冶天工集团有限公司，天津 300000)

0 引言

随着经济的不断发展和城市化进程的加快，城市人口的急剧增加，城市用地在不断减少，为了节约土地资源，满足现代城市的居住和使用功能，现代建筑的发展逐步向纵深方向延伸，深基坑的支护工程是一项重要和复杂的基础工程，各种支护技术推陈出新，土钉墙作为一项支护技术，在建筑实践中不断应用，技术越来越成熟，尤其在施工环境比较紧张的城市建设中尤为突出，而且支护结构的稳定、安全、可靠是关键，一旦失稳将产生严重的后果。

1 土钉墙稳定性要点

1)地勘资料详细，规范施工。详细准确的勘察资料是基坑施工质量的重要保证。2)设计参数要合理，结合现场实际情况，编制可行的设计方案。3)施工技术要规范，严格按照设计及规范要求进行施工，不得偷工减料。4)稳定性的监测要及时不间断，随时分析数据，发现问题及时处理和采取应急措施。

2 土钉墙施工工艺

2．1 工艺流程

1)按设计要求开挖工作面，修整边坡，埋设混凝土厚度标志(在基坑四面边坡埋设120 mm钢筋头8个，外露80 mm);2)初喷混凝土:喷射厚度为20 mm;3)成孔:设计孔径120 mm，深度不小于设计要求;4)将土钉钢筋插入孔内，同时将注浆管插入;5)注浆:向孔内注入水灰比为0．45 P．O42．5水泥浆;6)喷射混凝土1 d后，强度达到5 MPa，外挂网，喷射混凝土面层;7)在坡脚设置排水沟。土钉支护剖面示意图见图1。

图1 土钉支护剖面示意图

2．2 主要施工机具

主要施工机具有:空气压缩机、混凝土喷射泵、电焊机、压力注浆泵、泥浆搅拌机、切割机、洛阳铲、手推车、钢筋切断机、锚杆机。

3 土钉墙施工质量控制

1)设计参数控制(土体参数、荷载、土与土钉间的粘结力、钉长、土钉密度、土钉倾角、钢材强度等)。2)土方开挖深度和速度与土钉支护要合理安排作业顺序，保证土体在土钉施工过程中保持稳定。土方开挖和基坑支护施工必须密切配合，基坑支护必须配备足够的施工人员，确保施工进度，土方开挖必须分段分层进行，给每层段的支护作业留有时间，确保进行下一层的土方开挖时上一层的土钉强度达到70%以上。3)土钉施工控制:定位、成孔、土钉防腐、置筋、注浆。4)基坑变形监测:主要监测围护结构顶部水平位移，基坑周围管线及建筑物的沉降变形，是深基坑监测中最重要的一项检查内容。

4 深基坑支护失稳的原因

1)设计不完善，设计中没有考虑实际情况和可能存在的问题，存在漏洞和不足，计算不精确和误差，现场勘察不仔细等。2)环境了解不透彻，基坑周边建筑物和荷载估计不足，监测工作不到位，疏忽大意，发现预兆没有采取措施，低估周边环境对基坑的影响。3)施工方法不规范，没有严格按照设计要求和施工组织方案进行施工，在开挖中出现超挖、放坡不到位、一次开挖深度太大，工作面开展太大，边坡裸露时间过长等。4)地下水位和地表水控制不到位，根据地勘报告，确定基坑降排水施工措施，保证施工期间工作面没有明水积水，防止地表水对边坡的侵蚀和浸泡。

5 土钉支护的失稳分析

土钉墙失稳现象有两种:一种是从新开挖的土层上部开始崩塌，逐渐向纵深发展，另一种是从新开挖的土层下部开始崩塌，开挖底部出现崩塌，属于圆弧滑移破坏，加固处理采用预应力钢索进行锚固处理，由于预应力钢索能提供较大的抗拔力，同时采用锚索和土钉结合的复合体支护技术，在控制边坡变形方面具有显著优势，比纯土钉支护变形减少近2倍～5倍，因此剪切失稳后最有效的加固措施是在土钉墙上部采用预应力锚索进行变形控制，提供较大的抗倾覆弯矩效果更好。为保证施工阶段的稳定性，在土钉墙支护设计中，除按规范进行内部稳定性分析外，还应进行每个工况的剪切破坏分析，施工阶段内部失稳是施工超挖，或上层土钉和坡面还未发生有效的各类作用时即开始下部开挖，因此此类失稳与土体参数、开挖深度和开挖时间有关。

土钉墙失稳示意图见图2。

图2 土钉墙失稳示意图

6 劳动力组织和机械设备

每个班组需要人员:测量放线1名，机械钻孔2人、人工成孔6人～8人，土钉制作2人，钢筋网片加工安装3人，钻孔注浆2人。施工技术员1人，两班循环作业。

施工机械:钻孔机1台、注浆机1台、空压机1台、搅拌机1台、电焊机1台、洛阳铲6把～8把、喷混凝土机1台。

7 经济效益分析

传统意义上的支护属于被动支护，把土体当作荷载，支护结构复杂，施工成本费用高，工期长，土钉支护属于主动支护，利用土体自身的强度和稳定性，自支撑能力作为支护的一部分，减少支护结构的工程量和加快工期，成本较低，施工便捷，与土方开挖同步进行，大大节省前期施工准备时间。工程造价相比较经济，据不完全资料统计，土钉工程造价比帷幕、护壁桩等类型的工程造价低30%～50%左右。

［1］JGJ 120-2012，建筑基坑支护技术规程［S］．

［2］GB 50202-2009，建筑地基基础工程施工质量验收规范［S］．

［3］建筑岩土工程技术标准［Z］．

［4］王春山．土钉墙在18号计量科研实验楼基坑支护中应用［J］．山西建筑，2012，38(3):78-79．