复合土钉墙支护技术在高层建筑深基坑工程中的应用

王亚

摘要：随着城市中的建筑物的高度不断的增长，深基坑工程越来越多。复合土钉墙支护技术是深基坑工程支护形式的一种，具有造价低、安全可靠的优势。本文以某适用于复合土钉墙支护技术的工程为例分析了其施工技术要点，望对类似工程有所帮助。

关键词：土钉；锚杆；深基坑

一、工程概况

某拟建工程位于XX市XX区未来科技城北区，涉及B-07地块。包括办公楼、住宅楼、商业及纯地下车库等，建筑面积119773m2。地下室地面标高-12.00m，±0.000=32.500m，地面标高按照0.0m考虑，根据上述计算规则，设计基坑深度取13.45m。场地地层结构较为简单，根据岩土工程勘察报告，在勘察深度范围内地层主要由第四层系松散堆积层和基岩花岗岩组成自上而下分为2层，场地内各岩土层特征及物理学性质分述如下：（1）素填土（Q4m1）：土黄色，松散，潮湿，主要由沙质土和粉土组成，含少量建筑垃圾，东部较深，西部较浅，场地普遍分布。层厚：2.30～8.60m，平均3.94m；层底标高：-2.26～6.65m，平均4.16m；层底埋深：2.30～8.60m，平均3.94m。素填土为新近填土，填土时间>10年，工程特征差异性很大，成分杂，密实度、均匀性差。（2）层强风化花岗岩（γ51）：浅黄～灰黄色，呈碎块状结构，主要矿物成分为长石、石英和云母等；岩石结构组织大部分破坏，长石大部分风化成高岭土，场地普遍分布。层厚：13.80～16.60m，平均15.72m；层底标高：-12.29～-9.96m，平均-11.27m；层底埋深：18.80～20.40m，平均19.47m。强风化花岗岩裂隙发育，岩破碎，取芯较困难。场地水文地质条件比较简单，地下水类型为第四系松散沉积层中的孔隙潜水，地下水主要贮存于（1）层素填土中，地下水补给来自大气降水的渗入补给，水量中等，排泄以蒸发和地下迳流为主，水流方向自西向东。

二、深基坑支护方案

锚杆支护结构是挡土结构与外拉系统相结合的一种深基坑组合式支护结构。其挡土结构与悬臂式或内撑式支护结构相同，诸如：钻孔灌注桩、钢板桩、预制混凝土桩、地下连续墙等。适用于较密实的砂土、粉土、硬塑到坚硬的黏性土层或岩层中的大型、较深、邻近有建（构）筑物而不允许有较大变形的基坑和不允许设内支撑的基坑。存在有地下埋设物而不允许損坏的场地不宜采用。土钉墙适用于地下水位以上或经人工降低地下水位后的人工填土、黏性土和弱胶结砂土的基坑支护或边坡加固。土钉墙宜用于深度不大于12m的基坑支护或边坡加固，当土钉墙与有限放坡、预应力锚杆联合使用时，深度可增加；不宜用于含水丰富的粉细砂层、砂砾卵石层和淤泥质土；不得用于没有自稳能力的淤泥和饱和软弱土层。经研究该工程地质情况认为其Ⅳ-Ⅳ剖面即B-07地块中间适用于锚杆与土钉墙支护形式。具体方案为：基坑设计深度13.45m，边坡放1：0.4的坡，沿基坑深度方向，设置土钉和预应力锚杆9排，其中第3排、第6排为预应力锚杆，其余各排为土钉，土钉7排，梅花形布置，水平间距为1.5m，竖直间距1.4m，第一排土钉距地面1.2m，每排土钉的端部之间通过加强筋相连，加强筋与土钉焊接在面层内钢筋网片外。面层采用φ6.5@150×150钢筋网，喷射混凝土。在四周基坑坡脚处设置200×300排水沟，做好边坡上的泄水孔，泄水管采用ф50PVC管，呈梅花形错开按层布置，泄水管长度500～1000mm，水平间距3000mm，布置在土钉下方200mm左右。应注意保持泄水管畅通，砾料选择10～30㎜。坡顶严禁积水滞留，坡肩线8m以内积水须及时抽尽排干。根据土层情况调整。

三、复合土钉墙支护技术

（一）土钉技术

1、边坡修整

采用人工清理，为确保喷射砼面层的平整，此工序必须挂线定位。对于土层含水量较大的边坡，可在支护面层背部插入长度为400600mm，直径不小于40mm的水平排水管包滤网，其外端伸出支护面层，间距为2m，以便将喷混凝土面层后的积水排走。

2、土钉制作及安放

采用Φ48钢管，端头切割成梅花形，然后焊接成锥形桩头，然后按测量定出的土钉孔位压入土钉。

3、挂网

钢筋网片与坡面土体间隙30～40mm作为保护层，搭接时上下左右一根对一根搭接绑扎，搭接长度应大于35d且不小于300mm，并不少于三点绑扎。钢筋网片利用加强筋与土钉外端的弯勾或角钢焊接成一个整体。横向加强筋焊接采用单面焊，焊接长度10倍直径。

4、喷射砼

喷射砼可根据地层情况“先锚后喷”或遇砂层或土质不好时“先喷后锚”，喷射作业时，空压机风量不宜小于9m3/min，气压不小于0.5Mpa。喷头水压不应小于0.15Mpa，喷射距离控制在1.0～2.0m，通过外加速凝剂控制砼初凝和终凝时间在5-10min，喷射厚度80mm。混凝土配比严格按照设计要求进行。

（二）锚杆

1、锚杆制造与成孔

杆体应先除锈、去油污，下料长度误差不大于5Omm。钢绞线上每隔1.5～2.Om设置一个隔离架，杆体保护层不小于2Omm，钢绞线自由段应用塑料管包裹，与锚固段相交处的塑料管口应密封并用铅丝绑紧。锚杆水平方向孔距误差不应大于5Omm；垂直方向孔距误差不应大于1OOmm；钻孔底部的偏斜不得大于锚杆长度的3%；锚杆孔深不应小于设计长度。

2、锚杆注浆

材料采用水灰比为0.5的纯水泥浆，必要时加入一定量的外加剂或掺和料。注浆液应搅拌均匀，随搅随用，浆液在初凝前用完，并严防石块、杂物混入浆液。一次注浆不饱满肘，应进行补浆。

3、张拉

锚杆张拉在浆体强度达到l5Mpa（约4天时间）后，按《土层锚杆没计与施工规范》要求进行张拉。预应力锚杆锁定荷载不大于设计荷载的70%。

4、锚杆二次注浆工艺

锚杆二次注浆工艺是为了时锚杆内注浆更充分密实，满足预应力张拉的要求。当锚杆安装完成后进行第一次重力或低压（0.4～0.6MPa）灌浆，采用底部灌浆方式，导管底端插入孔底（距孔底宜为100～200mm），在灌浆同时，将导管缓慢的以匀速撤出，导管的出浆口应始终处于孔中浆体的表面以下，保证孔中气体能全部逸出，当孔口有水泥浆液流出时，说明注浆已满，停止注浆。第二次采用高压注浆（2～3MPa），孔口设止浆塞，在首次灌浆初凝后2～4小时内向孔中二次灌注水泥净浆，注满后保持压力5～8分钟，二次灌浆管的边壁带孔且与钻孔等长，在首次灌浆前与锚杆同时送入孔中。

5、锚杆外部保护

封孔注浆后，从锚具量起留500mm钢绞线，其余的部分截去，在其外部包覆厚度不小于50mm的水泥砂浆保护层。

（三）特殊处理措施

1、残留滞水的处理

依据勘察报告显示-9.0m左右有一层上层滞水存在，如该滞水层含少量残留滞水，可采用在基坑四周边坡的隔水层顶部，插入引流管将隔水层所托之少量残留滞水排出；如该层滞水含水量大，除采用插入引流管排水外，还需在槽底挖沟明排，并在坑底四角挖1.0～1.5m深集水坑，用泵将水排出坑外；或者在边坡滞水层下方1米处安装ф150PVC管收集引流管导出的水，PVC管安装时需设置一定的坡度，并在底部段头设置集水坑，收集积水。

2、冬季施工处理

本工程在冬季施工要作好防冻保温工作，防止水的冻胀对边坡的影响。具体做法是：挖开后立即进行修坡、边网，覆盖草莲后进行锚杆成孔施工及插入引流管施工。且经常检查引流管是否上冻，如有上冻马上更换并增加覆盖厚度。水泥浆和砼施工，应做好防冻保温措施，添加防冻剂，提高砼等的抗冻性能。喷射砼应尽量安排在白天施工，并且根据挖土进度，及时进行喷射工序，做好保温监测措施。

3、地面防渗截流处理

在基坑5m范围内不宜设置用水点。在基坑四周边沿3m范围内做好地面排水工作，防止雨、雪水和人工用水的入滲引起边坡坍塌。在基坑四周边沿1.2m范围内砌一道宽20cm，高30cm挡水墙。

4、险情紧急处理

为确保基坑土体的稳定和周围建筑物的安全，一旦现场发生险情，现场应及时进行还土回填，以控制土体继续变形；也可采用内斜支撑临时支护。然后采用采用超前支护工艺，即进行土钉墙逆作业法，先喷混凝土面板，形成稳定面层，而后进行加密土钉孔施工并施加预应力。

参考文献

[1]段石敦，秦沛，熊宗喜，李海明.复合支护体系在深基坑工程中的应用[J].建筑技术，2014年7期.

[2]闫国奇.对土钉支护与土钉墙的探讨[J].创新科技，2014年18期.