土钉墙支护方案在污水池深基坑施工中的应用

摘要：作为扬子石化炼油改造新厂区最大的一座污水提升泵站，深基坑首当其冲的成为2#污水提升池施工的头道门槛——平均开挖深度超过7米，最大开挖深度为8米。深基坑支护成为了污水池施工的重要环节，并直接关系到了污水池施工的质量和安全。为了保证工程质量、施工进度以及工程建设经济成本，造价低廉、施工简便的土钉墙成为了污水池深基坑支护的首选。本文主要针对土钉墙施工支护技术概况、在污水池深基坑施工过程中的具体应用要点、以及为保证相关施工质量和安全的注意事项进行简单的分析和探讨。

关键词：污水池深基坑；土钉墙支护；施工技术；质量安全

中图分类号： TV551.4 文献标识码： A 文章编号：

随着科技的进步和人类文明的发展，多层次立体化的空间利用将成为未来工业和民用建筑前进的主要方向，不管是往高处发展的高层建筑还是往深处发展地下建筑，都离不开深基坑的施工。作为深基坑施工过程中一个最关键也是最难的控制点，支护技术也显得越来越重要。而污水池的施工程序复杂、施工受季节性影响大，存在较大的安全隐患的风险，所以在施工过程中掌握技术要点、控制施工质量至关重要。深基坑支护是保证污水池建筑施工质量和安全的重要环节，在施工过程中充分掌握并正确运用深基坑支护技术是施工单位面临的一项更重要的课题。

土钉墙支护技术概况

1.1土钉墙简介

土钉墙是由天然土体通过土层锚杆就地加固并与喷射砼面板相结合，形成一个类似重力挡墙，能抵抗墙后的土压力，并保持开挖面的稳定的土挡墙称为土钉墙。土钉墙是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉，一般称砂浆锚杆。由于土钉墙的做法与矿山加固坑道用的喷锚网加固岩体的做法类似，故也称为喷锚网加固边坡或喷锚网挡墙，建筑基坑与护坡技术规程JGJ120－99正式定名为土钉墙。

1.2土钉墙支护的适用范围

土钉墙属于逐层向下开挖，在施工土钉杆、面层喷射砼期间，其坡段处处于无支撑状态，此时坡段自身保持自立稳定，因此土钉墙支护技术主要适用于：

（1）有一定粘结性的杂填土、粘性土、粉土、黄土与弱胶结的砂土边坡。

（2）地下水位低于开挖层或经过降水使地下水位低于开挖标高。

（3）对于含水丰富的粉细砂层，砂卵石层土钉法是不可采用。

（4）不适用于没有临时自稳能力的淤泥土层，流朔状态的软粘土保持成孔时的孔壁的稳定比较困难且界面摩阻力很低，技术经济效益不理想，不宜采用。

（5）土钉不适宜在腐蚀性土如煤渣、煤灰、炉渣、酸性矿物废料等土质作永久性支挡结构。

根据地勘报告以及现场试挖条件，污水池开挖土层属于粉质粘土，地下水位低于开挖深度，无砂层、卵石层、淤泥土层等，周边无特殊极端荷载，所以土钉墙支护技术适用于污水池深基坑的支护施工。

1.3土钉墙支护技术特点

土钉墙应用于污水池深基坑开挖支护时能使开挖坡面形成土钉复合体，显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力，同时土钉墙的施工设备简单，可以随污水池深基坑两级放坡开挖逐层分段开挖作业，不占或少占单独作业时间，施工效率高，占用周期短。此外土钉墙成本费较其他支护结构（如钢板桩、地下连续墙等）显著降低，施工噪音、振动小，本身变形也很小，不会影响污水池周边附近的石油化工管线，有利的提高了污水池施工对周边的影响，将风险降低到最低。

土钉墙支护的施工要点

由于污水池基坑四周场地空间较大，在保证结构施工需要的前提下，沿基坑自上而下设置7排锚杆，锚杆长度分别为3m。锚杆水平间距为1.5m，竖向间距为1.5m，呈梅花形布置，具体布置见下图基坑边坡支护剖面所示。

2.1施工顺序

污水池基坑土体应分层开挖，开挖一层支护一层具体施工顺序如下：

开挖修坡锚杆施工坡面施工开挖．．．．．．坡面施工

2.2施工要点

2.2.1开挖

根据要求，污水池基坑开挖作业应与土钉墙喷锚作业同时进行，即根据每一层土钉墙喷锚施工的宽度，沿开挖基槽四周一边开挖，一边喷锚，不同区域内的施工应在同一时间进行，同时应严格按设计要求进行开挖作业，防止应超挖发生边坡垮塌事故，对土钉墙施工造成影响。对于地下水及雨水应及时设置集水井或排水槽，防止地下水或雨水在边坡根部堆积造成垮塌。

2.2.2修坡

机械开挖施工后，会在坡面的表层留下疏松土壤和不平整的土沟，所以必须进行人工修坡作业，将坡面表层松散的土壤和石渣等清除，将不平整的坡面铲平，用石块等修补空洞，加固不稳定的部位，根据相应的地下水及雨水情况设置相应数量的排水沟和集水坑，减少地下水或雨水对边坡的侵蚀和侧压力。

2.2.3锚杆及注浆作业

土钉钻孔施工是整个支护技术的重点所在，该工程支护锚杆采用普通砂浆锚杆：锚杆主体为Φ18钢筋，外锚头用井字形，锚杆端部设置排气管，排气管内径不小于4mm，锚杆连接采用双面搭焊连接，焊缝长度为5d，焊缝高度为6mm。锚杆水平和竖向间距均为1.5m，呈梅花形布置。钻孔时，孔径约为100mm，钻孔方向与水平的安放角为10°左右，以便于注浆。钻孔时钻机的速度要迎合钻机的正常操作速度，不能强力冲钻，避免影响边坡的稳固性，成孔后将锚杆放入孔内。注浆采用孔底注浆法，将注浆管插入孔底，边注边向外拔注浆管，保证注浆管底深入浆面以下，注浆至浆液流出孔口时，孔口放置止浆阀，采用压力注浆，注浆压力为0.2MPa。需注意砂浆配比为：水泥：砂=1:0.3，外加剂采用NF-6高效减水剂，掺量为水泥用量的1～2%。

2.2.4喷射混凝土面层作业

污水池的土钉墙支护中混凝土作业分两块，一个是喷底，其作业与混凝土垫层作用类似，主要是稳定土面，并为挂网施工创造条件；另一个就是锚杆和钢筋编网施工完成后进行的面层喷射，此层应喷射至设计要求。

喷射前应将钢丝网绑扎完成并验收合格，钢丝网间距为200mm，人工将钢丝网铺设在坡面上，坡顶上翻1.0m，坡面钢筋搭接长度为300mm。混凝土喷射作业时所使用的机械设备包括空压机、喷射机、搅拌机和输送管。进行实际的施工之前，应对相应设备和管道进行全面的检查和运转试验，确定无任何异常后再进行施工，防止施工过程中出现机械故障或者管道堵塞，影响喷射质量和进程。同时面层施工前应处理好坡面的浮土和障碍物，按照设计的距离和厚度进行精准的混凝土喷射作业。喷射前应充分掌握配合比，即按水泥：水泥:砂:石子=1:2:2的比例将混凝土拌和均匀，石子粒径为5～15mm，砂为中砂。喷射混凝土2h后，采取连续喷水养护5～7d。同时监测坡顶水平位移，及时掌握边坡的稳定状态，遇特殊情况及时处理。

土钉墙支护施工时的注意事项

（1）一定按设计要求及规定控制挖土深度，否则可能会出现塌方、滑坡等不安全的情况。（2）根据具体情况，为使挖好的坡面不产生垮塌，对于破碎、滑移的土体应立即进行初喷，以使表层固结，确保安全。（3）在基坑顶部宜设置宽度为1~2m的喷射混凝土护顶。（4）支护的喷射混凝土面层宜插入基坑底部以下，插入深度不少于0.2m。（5）根据具体情况设置泄水孔，如果土体内的积水排不出去，土体会变软或冻融，造成土体膨胀变形，直接影响基坑的安全。（6）冬季施工应做好保温，以免混凝土面层和土体受冻造成不安全隐患，施工中可以采用彩条雨布、棉毡覆盖后电热毯内部加热的方法进行保温，彩条雨布、棉毡的层数可根据具体情况而定。（7）注意基坑的实时监测，即对支护结构的内力、位移、侧向土压、土体变形、孔隙水压及周围环境的变形等参数进行监测及时反馈结果，调整设计参数和施工措施，以确保支护结构的安全和减少对环境的影响。（8）土钉墙支护工程的设计、施工与监测宜统一由支护工程的施工单位负责，以便于及时根据现场测试与监控结果进行反馈设计。

结束语

由于土钉墙施工用机具简单，可以随基坑开挖分层分段进行交叉施工，占用场地少、施工周期较短、工程造价低、安全性较高，因此土钉墙支护将会以其独特的性能，在如污水池等大型石化行业工业建筑的基坑支护工程中将得到广泛的应用。

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