浅谈微型桩复合土钉墙支护技术在基坑支护工程中的应用

■佟业增，张永生 ■山东正元建设工程有限责任公司，山东 泰安 271000

微型桩复合土钉墙支护技术是指在基坑支护工程中，通过首先施工微型桩(微型桩采用成孔后插入微型钢管桩、型钢桩的工艺时，成孔直径宜取130mm～300mm，对钢管，其直径宜取48mm～250mm，对工字钢，其型号宜取Ⅰ10～Ⅰ22;孔内应灌注水泥浆或水泥砂浆并充填密实)，以达到控制土钉墙开挖过程中的土体变形的目的，然后通过对微型桩及土钉墙面层施加预应力作用，达到限制土钉墙支护体系总体变形较大的目的。随着城市建筑的不断发展，施工空间越来越紧张，而采用桩锚支护成本较高，且受成桩工艺及环境条件限制较多，故微型桩复合土钉墙支护技术在对环境及变形控制要求不太高的条件下被广泛使用。

1 工程概况及地质条件

1．1 工程概况

该工程位于泰安市财源街西首，基坑底边线距离西侧3层建筑约4．60m，该建筑采用条形基础，基础埋深约2．00m。基坑深度8．90m。

1．2 场地工程地质与水文地质条件

1．2．1 场地工程地质条件

跟基坑支护有关的主要地层概述如下:

(1)层杂填土

杂色，稍密，稍湿。土质不均，主要为砖块、砼块等建筑垃圾，局部含少量生活垃圾及粘性土。据访问，该层堆积年限一般在10年以上，局部为近期堆积的建筑垃圾。该层分布普遍，揭露厚度0．60～2．10m，层底标高141．58～143．27m。基坑施工前该层已经基本清除。

(2)层含砂粉质粘土

黄褐色，可塑～硬塑。土质不均匀，含少量铁质氧化物及砂粒，稍有光泽反应，摇震无反应，干强度中等，韧性中等。该层分布普遍，揭露厚度1．30 ～2．90m，层底标高138．82 ～141．59m。

(3)层风化卵石

黄褐色，稍密～中密，湿～饱和。卵石成分主要为强～中风化花岗片麻岩，呈次棱角状～亚圆状，粒径一般2～10cm，最大20cm，由中粗砂和粘性土充填。该层分布普遍，揭露厚度2．30～6．20m，层底标高134．68 ～137．59m。

(4)层风化卵石

黄褐色，可塑，局部硬塑。土质不均，为花岗片麻岩质卵石风化而成，卵石的原始轮廓清晰可见，呈全风化状、多数手捻呈粉末状。局部含少量中风化卵石及砂砾，粘粒含量不均，自上而下渐多。该层分布普遍，揭露厚度11．00 ～24．30m，层底标高112．03 ～125．44m。

1．2．2 水文地质条件

拟建场地内，地下水有两种类型，上部第四系孔隙潜水和下部奥陶系灰岩岩溶裂隙水。

第四系孔隙潜水，补给来源以大气降水为主，排泄途径主要为地下径流，勘察期间测得地下水位一般2．40～3．80m，相应的标高为140．55～141．28m，水位年变幅1．00 ～2．00m。

奥陶系灰岩岩溶裂隙水埋藏较深，据场地附近基岩水井资料，水位埋深55．00～60．00m。基岩水主要补给来源为第四系孔隙潜水及侧向径流补给，排泄途径为地下径流及人工开采。

拟建场地的第(3)层风化卵石层是主要含水层，风化卵石为弱透水层，粘土为相对隔水层，这种地层结构特点使得上下两层地下水之间的水力联系很弱。

1．2．3 支护设计参数

层号 土层名称重度γ(kN/m3) 粘聚力C(kPa) 内摩擦角φ(°)报告值 采用值 报告值 采用值 报告值采用值与锚固体摩擦阻力(kPa)与土钉摩阻力(kPa)2 含砂粉19．5 19．5 35．0 35．0 17．4 17．4 70．0质粘土3 风化卵石 19．1 19．1 23．0 23．0 20．5 20．5 80．0 4 风化卵石 19．2 19．2 36．0 36．0 17．9 17．9 100．0 55．0 60．0 65．0

2 基坑支护方案设计

2．1 支护形式选择

根据基坑深度、场地周围环境条件、地层条件等因素，结合类似工程施工经验，该段支护长度约为24．00m，工程量较小;基坑西侧3层建筑后期需拆除，对变形控制要求不高;基坑底边线距离西侧3层建筑间距为4．60m，基坑深度为8．90m，不具备足够放坡空间。综合考虑变形控制、经济及施工环境条件，该区域基坑支护采用微型桩复合土钉墙结合天然放坡挂网喷护方案。

2．2 支护设计

上部1．50m采用天然放坡挂网喷护方案，放坡角度为63°;1．50～8．90m采用微型桩复合土钉墙支护方案。微型桩顶设300*300mm冠梁，中配4Φ22钢筋。

微型桩桩径130mm，内置φ108*4．5mm无缝钢管，微型桩桩间距为550mm，有效桩长10．00m，微型桩内注浆材料采用纯水泥浆，并设置4道预应力锚杆，采用16b槽钢锁定，预加力均为50kN。

3 基坑支护成果检验

本工程支护体系使用期横跨整个雨季，在基坑使用期内地表沉降、支护体变形量及西侧3层建筑变形量均控制在安全范围内，保证了周边建筑的正常使用及基坑内基础施工的顺利进行。通过变形监测数据统计，约80%位移变形量发生在施加预应力之前。

4 微型桩复合土钉墙支护设计中存在问题探讨

虽然实际施工中，微型桩复合土钉墙技术已被广泛采用，并且取得了显著成果。但是在微型桩复合土钉墙支护设计时，没有明确的规范依据，设计时采用土钉墙设计模式进行设计计算，对微型桩和预应力锚杆的复合作用缺乏统一计算模式。尚需加强对本技术的理论研究，以便加强对该技术的进一步推广。

5 微型桩复合土钉墙技术施工对中变环境的适应性

采用微型桩复合土钉墙技术进行边坡支护时，周边道路、建筑及管线的变形量明显较桩锚支护及内支撑要大，但是其施工工艺较为简单，工程造价较为低廉，因此采用微型桩复合土钉墙技术进行边坡支护时，应加强对周边建筑对变形适应性的研究。本工程该部位论证方案实施的条件为，已有3层建筑后期需要拆除，在保证其能正常使用的前提下允许出现一定量的变形。

6 结束语

(1)采用微型桩复合土钉墙技术能过解决基坑周边缺乏桩锚支护施工条件的问题，并降低工程造价，且达到了支护目的;(2)微型桩复合土钉墙技术科根据不同的适应性，采用更广泛的适宜方法;(3)应加强微型桩复合土钉墙技术的设计及施工经验的积累，提供更可靠的施工依据;(4)应加强微型桩复合土钉墙技术的理论研究为该技术提供更可靠的理论依据。

［1］《建筑基坑支护技术规程》(JGJ20-2012)．

［2］《基坑土钉支护技术规程》(CECS96∶97)．

［3］《复合土钉墙基坑支护技术规范》(GB50739-2011)．

［4］《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009)．

［5］《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)．