房建基坑支护工程的钢管桩结合土钉墙施工技术

李 倩

（ 中铁十八局集团第四工程有限公司，天津 300350）

钢管桩结合土钉墙施工技术是房建基坑支护和道路边坡支护中应用较多的原位土体加筋技术，是基础边坡经过钢筋制成的土钉加固，在表面上铺设一层钢筋网，然后喷射一层混凝土的边坡加固技术[1]。 主要构造是设置在坡体上的加筋杆件和周围的土体牢固粘结，形成的一种复合体，以及表层所构成的类似重力挡土墙的支护结构，钢管桩结合土钉墙施工技术可大幅度提升房建基础支护边坡的稳定性，具有施工简单，效果显著等优势，具有良好的发展前景。 基于此，开展房建基坑支护工程的土钉墙施工技术的研究分析就显得尤为必要。

1 工程概述

济南市莱芜区嬴兴华庭项目基坑支护工程地质条件比较，主要工程量（见表1）。 经钻探揭露，在勘探深度范围内场区地层自上而下可分为4 层，杂填土、 粉 质 黏 土（）、 强 风 化 砂 质 泥 岩（E）、强风化砂岩（ E） 等，该层场区部分分布，均未穿透，最大揭露深度20.0 m。

表1 济南市莱芜区嬴兴华庭项目基坑支护工程量表

2 房建基坑支护工程施工参数

本工程开挖深度约4.8 m，位于1#、2#楼南侧，距离南侧四层建筑物较近，放坡条件有限，采用微型桩+土钉墙支护，放坡坡率均1 ∶0.5，放坡角度64°，微型桩距离地下建筑物外边线3.5 m，成孔直径φ150 mm，桩间距0.6 m，孔内放入108φ4.0 mm直焊缝钢管， 孔深≥10.0 m， 孔内注M20 纯水泥浆[2]，微型桩顶部用钢筋混凝土冠梁连接，钢管桩上露地面0.20 m，插入0.8 m×0.3 m的钢筋网冠梁内，冠梁混凝土强度为C30，冠梁主筋为12φ16 钢筋，箍筋φ8.0@200 mm，拉结筋φ8.0@400 mm，坡面设置一道锚杆，一道注浆土钉[3]， 详细布局（ 见表2）。

表2 土钉墙施工参数表

微型桩、锚杆、土钉布置方式梅花状，锚杆水平向1[16#a槽钢腰梁张拉连接，预应力40 kN，土钉水平向由2φ16 钢筋焊接连接，面层挂设φ6.0@250×250 单层双向钢筋网片， 喷射C20 混凝土厚80 mm[4]。

3 钢管桩结合土钉墙施工技术应用及要点分析

3.1 定位放线

施工前施工现场要具备“ 三通一平”，根据建筑工程施工要求，测量开挖边线，测量完成之后，需要对各个基线、基点位置等进行校验，达到要求之后，再放出外轮廓线，保证开挖边线的精度。

3.2 人工清坡挖坡低截水沟

开挖深度约4.8 m，位于1#、2#楼南侧，距离南侧四层建筑物较近，放坡条件有限，采用微型桩+土钉墙支护，放坡坡率均1：0.5，放坡角度64°，微型桩距离地下建筑物外边线3.5 m， 成孔直径φ150 mm，桩间距0.6 m。 为及时排出坡面土体积水，在坡面上设置3.0 m×2.5 m的泄水管，遇坡面渗水严重的地段应采取加密措施，具体位置依据渗水点调整。 本工程排水沟施工示意图（见图1）。

图1 排水沟施工示意图

3.3 土方开挖

土方开挖是钢管桩结合土钉墙支护的关键，为避免在开挖中发生边坡坍塌，需要边开挖边支护，从而最大限度上保证施工的安全性。 施工条件允许的情况下，优先为基坑支护提供工作面，以便增加共同施工时间，加快施工进度。 土方开挖量比较大，为保证开挖质量和效率，本工程采用了分段、分层开挖的方法，为避免发生坠落伤人事故，在基坑顶部边缘4 m之内，严禁堆放任何物体，在具体开挖中，开挖长度控制在20 m左右。 对于本工程边坡适宜采取两步开挖： 开挖第一层土至3.0 m 深度，进行第一道锚杆及钢筋网喷射混凝土面层施工；开挖第二层土至5.05 m深度，进行第二道自钻锚杆及钢筋网喷射混凝土面层施工；控制土方施工节奏，避免超挖，务必在上一层锚杆注浆及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后才能开挖下层土方及锚杆支护[5]，具体土方开挖示意图（见图2）。

图2 土方开挖示意图

为防止基坑遭受雨水及地上水的浸泡，基坑开挖后，及时验收。 弃土应及时运出基坑，基坑顶4 m范围之内不得堆放材料。 基坑四周设置护栏，上下基坑设置马道，并采取防滑措施[6]。 土方施工时采取淋水降尘的措施，在出口处设冲洗池和沉淀池，车辆出场前进行清洗。

3.4 钢管桩施工

如图3 所示的钢管桩施工平面布置示意图，钻机成孔垂直度允许偏差 5%， 孔距允许偏差100 mm，孔径允许偏差5 mm。 钢管搭接部位要用加固绑接焊，绑接长度不小于15 cm，焊缝应饱满，并检查钢管垂直度。 桩尖端部焊成封闭尖状，并在下部1.5 m 以 下 范 围 内 钻 出 浆 口， φ10 mm， 间 距400 mm，出浆孔呈梅花状布置。 注浆采用压力注浆，注浆压力0.5 MPa左右，注入M20 纯水泥浆。注浆管插至孔底200 mm处开始注浆，孔口溢出新鲜砂浆后，边注浆边撤出注浆管。 4 h 后进行补浆，确保孔内浆体饱满。

图3 钢管桩施工平面布置示意图

3.5 喷射混凝土面层施工

3.5.1 修边坡

边坡采用机械挖土需平整，平整度控制在±50 mm，挖土后采用人工修坡，及时清除边坡上的不平整位置、浮石等，尽量避免对边坡原状土体稳定性的扰动，使坡面保持土层的原始性，坡面平整度修坡质量达到有关规范要求，坡面平整度要求为±20 mm。

3.5.2 绑扎钢筋网

钢筋网在具体绑扎（ 见图4） 过程中，必须尽量错开搭接位置， 而且搭接的长度，必须符合设计要求。 钢筋网保护层厚度不小于20 mm，在钢筋网下设置保护层垫块，保证钢筋网保护层厚度[7]。

图4 土钉端施工示意图

3.5.3 喷射混凝土

在进行混凝土喷射之前，为保证喷射质量和喷射的连续性，需要对各项机械设备、管路等进行详细检查， 如发现问题要及时处理。 在混凝土喷射中，必须采取从下到上的喷射方法，并保证喷嘴和喷射面相互垂直，距离需要控制在0.6 m左右。 在混凝土喷射中，先进行钢筋网后方喷射，再进行钢筋网前方喷射， 以确保喷射混凝土与坡面的密实性，不能出现混凝土顺坡下流或粉尘[8]。 喷混凝土的回弹率需控制15%内，按要求喷射混凝土配合比为：水泥：中砂：石子=1 ∶2.0 ∶2.5。 喷射混凝土终凝2 h 后，对其淋水养护至少7 d（ 气温低于5 ℃时除外），新旧混凝土面接口需清理干净。 基坑周围4 m内不能堆放重物，严禁大型车辆、混凝土灌车通行，以免造成边坡塌方。 混凝土喷射锚杆示意图（见图5）。

3.6 锚杆、土钉施工

图5 混凝土喷射锚杆示意图

修坡后接着对锚杆、土钉进行定位成孔，定位时需避开地下管网。 本工程采用预应力锚杆，由于工程地质条件差别，成孔过程中，成孔孔位允许偏差100 mm，孔深允许偏差50 mm。 注浆采用水泥净浆，注浆时压力应保持在0.4 ～0.6 MPa，开始注浆时，要均匀缓慢地加压，随时观察泵压及水泥浆的流动情况。 采用孔底注浆，并进行二次补浆，每次向孔内注浆时，需要对浆液体积进行全面计算，保证锚杆和钻孔之间连接的紧密性，提升整个边坡的稳定性和施工质量[9]。 为避免石块、 杂物混入浆液，注浆时需要过筛，其中开始或中途停止时间大于30 min 时，需用清水冲洗注浆泵和注浆管道，水泥净浆参考水灰比为0.5。 锚杆、土钉施工示意图（见图6）。

图6 锚杆、土钉施工示意图

4 施工效果验算

4.1 局部抗拉验算

土钉墙施工完成之后，对本工程施工的开挖深度、破裂角、支锚长度、受拉荷载标准值、抗拔承载力标准值、抗拉承载力标准值、安全数值进行计算，具体结果（见表3）。

表3 局部抗拉验算表

4.2 抗承压水（突涌）验算

本工程抗承压水（突涌）验算公式如下：

式中：Pcz表示基坑开挖面以下至承压水层顶板间覆盖土的自重压力，k N/m2；Pwy表示承压水层的水头压力，k N/m2；Kty表示抗承压水头（ 突涌） 稳定性安全系数，规范要求取大于1.10。Kty=39.25 /30.00 =1.30 ≥1.10，表明基坑底部土抗承压水头稳定。

5 结 语

综上所述，以济南市莱芜区嬴兴华庭项目基坑支护工程实际情况为研究背景，分析了房建基坑支护工程的钢管桩结合土钉墙施工技术的应用要点。分析结果表明，在房建基坑支护工程施工中，难免会遇到不良地质，无法保证基坑边坡的稳定性。 采用钢管桩结合土钉墙施工技术，既能促使开挖和支护同时进行，避免了影响施工进度，而且施工质量比较高，成本低，可满足房建基坑支护工程对边坡稳定性和质量的要求，值得大范围推广应用。