土钉墙复合微型钢管桩基坑支护施工技术研究

李晋龙（山西三建集团有限公司，山西 太原 030024）

0 引言

近年来，在城市的快速发展下，我国经济建设和城市发展得到了飞跃式的提升，逐渐出现了越来越多的深基坑工程，这虽然加大了深基坑支护施工难度，但是却促进了基坑施工技术的设计和计算、技术理论发展。深基坑施工技术之所以受到全社会的广泛关注，其根本原因在于正确的深基坑施工设计和施工技术能给带来巨大的经济效益与社会效益，对推动我国市政工程发展以及自然生态环境的保护有着至关重要的促进作用。

1 土钉墙复合微型钢管桩基坑支护的工作原理

土钉墙复合微型钢管桩基坑支护工作原理主要体现在两个方面。首先，土方开挖之前会在稳定性较差的地层中开始施工，这一施工主要以打入钢管为主，以此为超前支护措施，从根本上提升土层的稳定性和可靠性；其次，在土方开挖之前，土钉墙支护结构的施工会与墙面、管桩、锚杆等共同产生作用，形成相关的重力挡土墙支护结构，呈现基坑垂直的支护技术，明显提高边坡的强度以及形变能力，在减少土体变形、沉降的同时增强稳定性[1-3]。

2 土钉墙复合微型钢管桩基坑支护的理论基础

2.1 土钉

土钉主要起到加固和锚固施工现场土体的作用，是一种细长杆件，一般会在土体中钻孔位置放入钢筋，这种钢筋也可以叫做带肋钢筋，要沿着孔全长进行注浆的方式来做成。同时，土钉需要依靠与土体之间力的作用，例如截面粘结力、摩擦力等，保证在出现形变时可以均匀受力，承担主要的施工拉力作用。最后，土钉还可以用钢管角钢作为主要材料，可以选择直接击打放入的方式，把土钉放置进土中。

2.2 复合土钉墙

复合土钉墙的主要受力构件有土钉、被加固土体、面层、锚杆，是微型桩当中的一类或者几类结合的深基坑复合支护形式。

2.3 微型桩

微型桩主要沿着深基坑的侧壁进行分布，主要目的在于控制基坑出现形变情况，提升深基坑的稳定性和可靠性。微型桩的范围包括直径100~250mm之内的一系列的灌注桩，骨架材料可以是钢管、胶结物、混凝土、水泥砂浆、钢筋笼等为主，以及各种材料、各种形式的预制构件，例如较为常见的木桩、型钢等。

2.4 承载力极限与正常使用的极限状态

深基坑支护当中的构件强度、基坑的整体稳定性、坑底稳定性、深基坑的抗渗漏稳定性、锚杆的抗拔力、承载力等，需要根据相关的极限状态进行验算；支护结构的位移验算、基坑周边形变要在正常的极限状态下进行验算。复合土钉墙对控制形变上能够起到良好作用，没有严格的基坑支护要求。相比过往的工程施工技术相比，结合数值参数理论，就能对基坑的变形程度做出预测分析。

2.5 土质的抗剪强度

土体对变形极限上有一定的抵抗能力，土体强度也可以理解为土体的抗剪强度，土体的强度大小直接决定了土体的承载力是否良好，土体的抗剪强度指标可以按照三轴固结的不排水剪、直剪固结、快剪等方式，确定目标的应用，还可以结合工程的不同施工地区来选择。另外，在土体受到地下水作用时，施工人员需要考虑水位的变化是否会对土体的抗剪强度造成不良影响。

3 土钉墙复合微型钢管桩的施工技术优势

土钉墙支护有着施工简单、便捷，性价比低的优势，但是对许多土质不好，放坡距离不足、深度过大的基坑是无法使用的；然而混凝土支护虽然可以获得较高的承载力，但是经济性特点不足，在施工过程中还存在扰民、污染周边自然环境的情况。土钉墙复合微型钢管桩的施工技术则可以弥补传统深基坑支护中存在的缺陷情况。具体优势体现在3个方面。

3.1 稳定性和安全性较高

土钉墙复合微型钢管桩基坑支护技术可以把锚杆、滑裂面等连接成一个整体，通过托架、钢筋网片、伪装等材料实现连接，形成一个良好的受力体，增强土体质量，提高喷射层和土体之间的粘结强度，进一步增强支护结构的稳定性和可靠性，最大程度上限制基坑出现变形、渗流、管涌等问题，让基坑有着较高的安全系数和稳定性，保证能在后续施工中实现安全生产。最后，土钉墙复合微型钢管桩基坑支护施工技术比较适用于建筑物周围、填土厚度较大、地面条件限制较少、边坡位移要求较小、工期紧、任务重、造价有限的深基坑支护施工当中。

3.2 施工简单便捷

土钉墙复合微型钢管桩基坑支护施工技术不需要大型的施工设备，也不需要昂贵的施工材料，在施工过程中出土量比较少，施工效率更高，同时还能够用高标号的早强注浆材料进行施工，在短时间内达到整个深基坑支护工程的设计强度要求，随后按计划分层开挖，并进行土钉支护，不仅施工快捷、简单，还能从根本上节省施工时间，加快施工进度。

3.3 体现经济性特点

在以往的混凝土桩基坑支护施工技术中，虽然有着较强的控制位移能力，但是缺陷也是十分明显的，例如成本较高，施工过程复杂等。但是在土钉墙复合微型钢管桩基坑支护技术应用之后。能够体现出更加安全、高效的深基坑施工，从根本上降低施工中的成本。同时，土钉墙复合微型钢管桩基坑支护技术之所以广受青睐，还有一个重要原因就是施工当中没有噪音和污染，完全符合绿色施工理念和环境保护理念。土钉墙复合微型钢管桩基坑支护技术还能在造价、工期、环保等方面起到更为先进、新颖的作用，所以受到了青睐[4]。

4 土钉墙复合微型钢管桩基坑支护的施工技术要点

4.1 工艺流程

在土钉墙复合微型钢管桩基坑支护施工当中，需要经过以下多个工艺流程，分别是测量放样、设备就位、钻孔验孔、吊放注浆管、注浆、桩体养护，还包括冠梁施工和坡顶的养护，以及水台施工、土方开挖、锚管、挂网喷射混凝土、交叉施工、设置基坑底部排水系统。其中值得注意的是，测量放样施工中，在场地整理平整之后，以工程提供的测量控制网、水准点进行相关的引测工作，按照图纸测量引出基坑的边线，定位微型钢管桩的桩芯，并对钢筋利用明显的颜色做出标记。在测量放样的孔位偏差上，偏差坚决不能超过50mm。测量工作需要测量出工作面的标高，以及钻孔的深度，在点位放好之后，开展监理测量工作，工程师对测量放线的点位进行核查与验收，在验收合格之后，才能开展后续的施工。

4.2 土钉墙复合微型钢管桩施工

在土钉墙复合微型钢管桩施工中，涉及的流程较多，笔者这里以需要加强控制的五个相关流程做出探讨，分别是钻机就位、严控钻孔、吊放钢管、投放碎石、注浆。

（1）钻机就位。施工人员需要把钻机安放在施工现场的指定位置，随后把钻杆移动到钻机旁，让钻杆对准桩的中心，直到悬空10cm后，离开地面，才能进行固定，并平稳安放。若是在施工过程当中，紧邻施工的漏洞底板，就要在预留钢筋的同时，保护相关结构，给钻机钻孔的施工留出充足的空间，保证施工质量、施工效率和施工安全。

（2）钻孔验孔。钻机一般会选择清水钻进行，根据深基坑支护工程施工现场的实际情况，选择膨胀土进行水循环，钻孔机在开孔时要注意速度，做到速度均匀、缓慢，钻孔达到2m左右时，就可以调整为正常的速度进行钻孔，同时在钻孔中要保证钻孔机的精确度，每次钻入2m时，施工人员都需要检查以此钻孔机的水平程度，连接钻杆，直到可以达到设计深度为止，在达到深度之后，快速组织施工现场技术人员验孔。在施工时，为了避免出现穿孔和浆液大量流失的情况，施工人员可以选择应用调控施工、间接施工以及增加混凝土添加剂含量的相关措施来处理这一问题。

（3）钢管吊放和注浆管。钢管和注浆管在吊放施工之前，必须经过技术人员和质检人员的检验才能进行施工，其中要把注浆的管口间距底孔设置为不超过10~20cm之间。

（4）碎石投放和清孔。在钢管安放之后，施工人员要根据深基坑支护工程的设计要求应用1~3cm直径大小的碎石利用人工振捣的方式入孔，直到把孔隙填满为止，应用注浆管自来水清洗孔洞，直到孔洞流出清水为止，才能证明孔洞当中的泥沙全部排出。

（5）注浆。待孔洞清洁完毕之后，施工人员需要应用相关的机械设备，搅拌水泥将搅拌之后立即进行注浆，注浆管和注浆机要直接安装在孔内的注浆管上，保证接口牢固、密封连接，同时注浆管连接时，要装置相关的压力表，第一次注浆压力保持在0.4MPa~1.0MPa，第一次注浆后，暂时不拔掉，注浆管保持3~5min左右，直到水泥浆从注浆管外流出。第二次注浆的压力不能小于1.5MPa，施工现场可以根据注浆的实际情况来选择是否增加注浆次数，注浆的间隔时间需要控制在1.5~4h。最后，桩体成型后，施工人员可以覆盖孔，让孔自然风干养护3h左右，才能对土方开挖，这也是最为常见的桩体养护流程。

4.3 冠梁施工

桩体养护完成结束之后，施工人员要清理桩头，按照相关图纸的要求，对冠梁测量样、冠梁土方开挖，冠梁钢筋绑扎开始施工。保证冠梁的纵向钢筋可以和桩点互相连接。在焊接之前，施工人员要对桩顶处理干净，避免在连接过程中出现薄弱面。另外，模板支力需要一次性浇筑混凝土，混凝土要振捣密实，钢管桩与冠梁的施工结束之后需要养护两天，才能开展土方开挖和土钉墙支护的施工。

4.4 止水台施工与土方开挖

在土方开挖之前，施工人员需要根据设计图纸的要求，在坑顶边缘50cm处进行止水台施工，以此对坡顶的地表水进行截流。其中需要注意的是，深基坑支护施工与土方开挖施工需要相互配合，在钢管桩和冠梁强度达到施工设计要求之后才能开展土方开挖施工，土方开挖施工需要从上而下的分段开挖，每一层的开挖厚度，不能超过50cm，土方开挖的深度需要控制在土钉墙底50cm内，避免出现超挖的现象。另外，在土方开挖后，施工人员要对边坡进行修整，并对混凝土面层进行修整，随后开展土钉墙深基坑的支护施工。下一层土方开挖之前，需要等到上一层水泥砂浆、混凝土达到一定强度之后才能进行开挖。在开挖当中，施工人员要监测位移的情况，并根据相关的位移情况做出调整。

4.5 土钉墙锚管施工

土钉墙施工主要涉及了5个环节，需要做好各个环节的施工控制工作。

（1）初次喷混凝土。混凝土在喷射过程中需要选择硅酸盐水泥为主要材料，施工人员要注意配合比是否能符合施工要求，混凝土的强度等级不能低于C20，强度不得低于10MPa。到土方开挖施工之后，施工人员需要根据工程的设计需求，修整坡角的坡度，去除表面的土质，修整平整之后才能开展初喷施工。在喷射当中，初次喷射的厚度不能超过3cm，初次喷射后要对埋设厚度做好醒目标记，喷射混凝土原材料需要结合当地的天气情况，思考是否添加速凝剂。

（2）钻孔。钻孔时若是遇到障碍物，要直接改变锚孔的位置或者角度，把间距偏差控制在10cm以内。

（3）挂墙面钢筋网。在挂网之间，施工人员要人工操作，去除钢管桩表面存在的杂质，在管的端部加强骨架钢筋，让主筋钢筋互相连接，钢筋网也要人工绑扎，上下两层需要进行焊接。

（4）锚管注浆。锚管安放好后应立即注浆，水泥净浆强度不得低于30MPa，水灰比为0.5，注浆压力为0.4MPa~0.6MPa，土钉注浆采用多次常压注浆，直至注满锚孔，孔口反出水泥浆为止，注浆后锚固体直径不小于110mm。

（5）变形监测。施工全过程应实时监测基坑和周边建（构）筑物的变化情况，及时测量各主要工序施工阶段引起的动态沉降数值，并与分析计算值比较，及时反馈指导设计和施工[5]。

5 结语

总的来说，土钉墙复合微型钢管桩基坑支护之所以近年来广受青睐，其根本原因在于能够体现出绿色环保理念，经济实用、安全可靠、适应性强、施工快捷，施工工期短等优势。此项施工技术的应用会为日后深基坑支护的相关工程和设计提供可靠的科学依据和技术指标，还能加快施工进度，保护周围的自然生态环境，给企业创造更多的经济效益，解决以往存在的技术难题，对我国相关工程的发展来说，有着极大的促进作用，进而推动城市化基础设施建设和发展。