常用支护结构的技术\经济选型原则及土钉墙支护的应用

摘要：现代工程中的深基坑工程，其周围往往存在着繁忙的交通要道、已建建筑或者管线等等各种构筑物，如何保护其周边构筑物的安全使用已经成为现代建筑学的一个重要课题。

关键词：交通要道；建筑学

Abstract: modern engineering of deep foundation pit engineering, usually exist the busy traffic arteries, the surrounding has built buildings or pipeline, and so on various structures, how to protect the safety of its surrounding structures using has become an important subject of modern architecture.

Key words: traffic arteries; architecture

中图分类号：TU-05文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

现代工程中的深基坑工程，其周围往往存在着繁忙的交通要道、已建建筑或者管线等等各种构筑物，如何保护其周边构筑物的安全使用已经成为现代建筑学的一个重要课题。基坑支护是临时结构、投资大且容易造成浪费，但是不作支护结构又容易造成工程事故，引起财产及人员伤亡。因此，如何安全、合理地选择合适的支护结构并根据基坑工程的特点进行科学的设计成了基坑工程要解决的首要问题。以下简单举例介绍当前基坑工程中常见的支护结构选型原则。

以某学院综合性教学楼为例，该工程左边相邻市政大道路主干道，北面有已建大楼，东面及南面相邻的是校内主道路。

工程分为A、B、C三区，总占地面积为2237 m2，总建筑面积为31771 m2，其中B区为主楼23层，A和C两区为9层。三区首层均为架空层4.2m，B区2~14层为教室，层高3.6m，15~21层为办公室，层高3.3m，22~23层为会议室，层高4.5m.A和C区均为教室，2~9层层高3.6m.工程设一层地下室，地下室层高为5.3m.地下室面积为3207 m2.工程总工期为730天（两年）

（1）基坑支护方案的选择

首先，本工程基坑底为5~6m之间，从适宜高度来看，放坡开挖，水泥土，板桩式，土钉墙与喷锚支护，逆作拱墙都比较合适，而相对而言排桩式与地下连续墙比较不合适。

再次，由基坑地质环境及周围环境进行选择。

1.放坡开挖，要求硬质、可塑性粘土和良好的砂性土，并要求基坑周围需要有一定的空间进行放坡。而此工程位于市政大道旁边，北面又有已建建筑物，其它各面都为校园道路，空间较为狭小，不宜进行放坡开挖。

2.水泥土挡墙适宜于软土地基，如淤泥，淤泥质土等。同时具有挡土和隔水帷幕作用，无需支撑和拉锚，施工简单，无排污，噪声和振动小等优点。因此对环境而言符合本工程要求。

3.排桩支护适用于开挖深度在6～10m，不能放坡或由于场地限制不能采用搅拌桩支护，但排桩支护并无法起到止水帷幕的作用，而本工程地下水位线较高，需另作止水帷幕。

4.地下连续墙是用机械施工方法成槽浇灌钢筋混凝土形成的地下墙体 。其整体性、刚度和防水抗渗性能好，可以运用于本工程。

5.土钉墙是一种边坡稳定式的支护,其作用与被动的具备挡土作用的上述围护墙不同,它是起主动嵌固作用,增加边坡的稳定性,使基坑开挖后坡面保持稳定。土钉墙主要用于土质较好地区，,稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好、在土质较好地区应积极推广。适用于本工程。

6.逆作拱墙采用逆作法施工，没有嵌固深度，适宜于开挖深度较浅的基坑，一般不宜大于12m。这种支护形式不阻水防渗，对有地下水的工程仍须降水或作防水帷幕。亦可运用于本工程。

因此，就地质条件和周围环境这一条件进行选择，水泥土挡墙、土钉墙及地下连续墙比较适合本工程使用；排桩支护及逆作拱墙可以使用但需另作止水帷幕；而放坡开挖本工程无法满足其施工的要求。

再次，就施工难度及工程经济性来对几个方案进行比较。

1.地下连续墙造价昂贵，工期长

2.水泥土挡墙墙厚则造价较贵，工期较长。

3.拱作拱墙能提前施工工期、节约投资。

4.土钉墙施工简便，工期短，经济性好

5.排桩施工简便，工期短，经济性中等

各指标列表于下：

因此，从上述几点的分析中，可以看出，采用土钉墙进行基坑支护是最实用，最经济也有安全保障的基坑支护形式。

土钉墙支护的特点：

1）形成土钉墙复合体，提高边坡整体稳定性；

2）施工设备简单、无需单独占用场地，施工噪音和振动小；

3）随基坑开挖逐次分段作业，少占单独作业时间，施工效率高；

4）土钉墙的变形较大，应注意对邻近建筑物的影响；

5）土钉墙适宜与地下水位以上或经降水措施后的杂填土、 普通粘土或非松散性的砂土。否则，需要采取超前支护等措施；

6) 基坑开挖深度不宜大于12m,所以本工程宜选择土钉墙进行基坑支护。

而对于具体的施工方案而言，靠近市政大道及已有建筑物的两侧基坑支护采用预应力喷锚支护。土钉墙施工划分三个施工段，分别为基坑的南、西北、东三面；预应力锚杆支护施工划分为西、北面两个施工段

锚杆、喷锚施工执行中国工程建设标准化协会标准《土层锚杆设计与施工规范》（CECS22∶90）、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086—2001）和《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120—99）。

（2）土钉墙支护施工工艺

挖土土钉孔定位成孔安装土钉灌浆绑扎钢筋网焊接锁定筋和加强筋喷射混凝土下层挖土。

施工前应做好下列准备工作：

确定好轴线定位点，基坑开挖边线，水准基点，变形控制观测点等，并保管好相应资料。施工原材料准备：标号不低于32.5R普通硅酸盐水泥；采用干净中粗砂，含水量少于6%；采用干净的爪米石，粒径为5～10mm；使用速凝剂，做与水泥的相容性试验及水泥凝结效果试验。施工前35天做好配比送检工作。

施工机械准备：锚管采用XY—1型地质钻机引孔；注浆泵、砼喷射机、空气压缩机等设备能力应满足施工进度和及时支护的要求。

施工时，每挖深1.5m左右，修整坡面并喷射混凝土后，钻孔插入钢筋。成孔可采用钻孔机施工，如果土质较好时，也可人工采用洛阳铲挖孔。孔径一般为70~120mm，水平夹角宜为5~20度。为保证钢筋处于钻孔的中心部位，在土钉放入孔内前，应设置定位架，定位架沿钉长的间距为2~3m.

喷锚支护施工时，锚杆材料可采用钢绞线或螺纹钢筋，沿全长分为自由长度和锚固度，自由长度不宜小于5m，并应超过土体的潜在破裂面1.5m，锚固长度应不小于4m.在自由段，应包裹塑料薄膜或套塑料管，管口密封，保证注浆材料不对自由段产生约束。与土钉类似，锚杆应设置对中定位架。

喷锚施工，基坑分层开挖后，进行锚杆的成孔及灌浆，然后挂钢筋网，由于锚杆需施加预应力，所以锚杆与混凝土面层的连接要求较高，须在锚杆头位置处设置水平加强筋以形成水平暗梁，必要时，也可再加设竖向加强筋，加强筋应与钢筋网焊接牢固。喷射混凝土面层后，需进行养护，待锚固浆体和锚杆承压面的混凝土层达到设计强度等级的75%后，方可进行张拉。

一层施工完后，才能进行下一层的施工。

在施工面上，设置排水明沟和集水井（部分可以利用电梯井和建筑用集水井）采用潜水泵将雨水抽至场地四周的排水明沟内，经沉淀池沉淀，排至市政管道中，距基坑边500MM处采用排水明沟集水，防止雨水浸泡或破坏边坡。

结语：对现在越来越多的深、大基坑而言，新的支护方案、技术不断更新，需要我们更细致更全面的对比各种方案的技术和经济性，才能选择出最合适的工程施工方案，保障项目的顺利进行以及实现真正的增值目的。

1、 张原主编.《土木工程施工》.北京：中国建筑工业出版社，2008；

2、 中华人民共和国建设部，《建筑基桩检测技术规范》，北京，中国计划出版社，2003年；

3、 《土层锚杆设计与施工规范》（CECS22∶90）；

《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086—2001）；

《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120—99）。建筑施工手册编写组,《建筑施工手册》（第四版）,北京，中国建筑工业出版社，2003年