深基坑工程土钉墙支护关键技术研究

摘 要：土钉墙支护施工技术作为一种较实用的加固技术，近年来在深基坑支护工程中得到了广泛的应用。本文从工程实例的实际情况出发，分析深基坑土钉墙支护技术，总结为取得一种经济和技术上的合理支护类型，就必须充分考虑现场环境、工程地质条件以及工程要求，同时要确保相邻建筑的安全。

关键词：深基坑；土钉墙；支护技术；

0.前言

随着经济的发展，在现代高层建筑基坑工程中，土钉墙支护以其经济实用、安全可靠的优势正逐渐得到越来越广泛的运用。利用土钉墙作为深基坑支护的施工技术，以其独特的受力性能、良好的技术经济效果，被越来越多地使用于工程项目中，并取得了明显的技术经济效益。为此，文章探讨了深基坑土钉墙支护施工技术的相关方面。本文从工程实例的实际情况出发，分析深基坑土钉墙支护技术，总结为取得一种经济和技术上的合理支护类型，就必须充分考虑现场环境、工程地质条件以及工程要求，同时要确保相邻建筑的安全。

1.土钉墙技术

为了使土钉支护结构能够在更为广泛的地层中使用，就必须对土钉支护结构中的部分构件进行改进或在土钉支护的基础上添加辅助构件，复合土钉支护便是这种改进的产物。所谓复合土钉支护是指基坑支护中，除采用土钉作为主要加固体外，还采用局部预应力锚杆技术作为辅助手段与之联合，表现以下几个方面。

（1）为了限制土钉的位移，开发了土钉墙与预应力锚杆联合使用的技术。对于变形要求严格的工程，在土钉墙施加初始背拉力，这样大大减少了土钉墙位移，满足了不同实际工程的需要。

（2）对于难成孔的砂层和软土层，开发了一种打入注浆式土钉，解决了难于成孔这一难题。打入注浆式土钉实际上是将直径48～60mm的钢管利用专门的设备直接打入土中，在钢管上按一定规律布置直径5mm的钻孔，并焊接小角钢倒刺予以保护，再将带有倒刺的钢管打入土中后高压注浆，浆液通过钢管上钻的小孔渗入管体外土中，从而形成土钉，这种钉的特点是施工速度快，使用范围广，尤其是对于粉细砂层、松散回填土、软弱土层难以成孔的土层，更显示出其优越性。

（3）对于开挖土层较差，自稳时间短来不及按常规步骤进行本层支护时，开发了多种超前加固技术。常采用的超前加固技术有如下几种。

1）超前加固注浆，即沿开挖面竖向钻孔注浆，利用水泥浆渗透固结土层，即使开挖工作面具有临时自稳能力，以便施工土钉墙。

2）超前土钉加固，即沿开挖面施工竖向土钉，其长度不宜小于该层开挖深度的两倍，间距宜取300～500mm，超前土钉的上部应与已完成的支护连成一体。

2.工程实例

2.1工程概况

某地下锅炉房229m2，地面停车场，地下装有两台天然气锅炉（2T锅炉一台、4T锅炉一台），一间控制室、一间值班室，一间水处理及水泵房。

本工程基坑施工，地下施工面较小，地下水较浅，稳定水位标高-8.3m至-8.5m，开挖深度-7.2m，属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程。

所以，其土方开挖和基坑支护必须按《危险性较大的分部分项安全管理办法》（建质[2011]87号文）的规定实施。

2.2工程地质条件

根据勘察报告，场地地质自上而下依次为以下几种。

（1）人工杂填土层；顶部有0.2～0.5m厚的砼，其下为素填土，黄褐色，土质不均，含有少量砖瓦碎块，厚度0.7～0.8m。

（2）黄土；黄土状粉质粘土，褐黄色，土质不均，见蜗牛壳碎片及铁、锰质条纹。可塑状态，中压缩性。层厚1.5～4.5m。

（3）黄土：粉质黏土：褐黄色，可塑状态，中压缩性，土质较均匀，见氧化铁、氧化锰条纹。可见蜗牛壳。层位稳定，分布连续。层厚4.2～6.20m。

2.3 工程周边环境条件

本基坑工程周边环境较为复杂，本项目地下锅炉房，南邻厅4层砖混行政办公楼5m，楼内正常办公，西邻院内机动车主干道1.2m，车辆行人频繁出入，北邻种子楼10m，含机动车道及绿化名贵树木，东邻厅篮球场3m。

2.4 支护方案的选择

经细致分析、反复研究、论证、并计算和方案比较，本基坑支护方案选择如下：

基坑南侧、西侧边坡采用2道预应力锚杆加腰梁进行支护，使至致形成预应力锚杆加土钉的复合支护体系。其他侧面采用土钉墙支护体系。

为限制土移，确保行政办公楼安基础安全和机动车行车安全，在土钉中设置的预应力锚杆。锚杆采用HPB235钢筋Φ22锚杆，长度15m，预应力锚杆设计张拉荷荷100KN，锁定荷载为85KN。

2.5 施工方法

（1）土钉墙施工流程

边坡修整成孔安置土钉注浆挂钢筋网焊接土钉喷射混凝土面层养护。

（2）土钉墙主要技术参数

按技术方案要求：灌注水泥砂浆强度M10，C20砼面层，设计孔径120mm，土钉水平及垂直间距均为1.5mm。土钉及锚杆9m～9m～15m～12m～9m。

（3）施工工艺

边坡修整：土钉墙施工应对开挖出的工作面用镐和锨进行边坡修整，保证基坑下口与外轴线之间的方向尺寸。

凿孔；采用洛阳铲或钻机成孔，按设计的孔位进行测量画线，标出准确的孔位，然后按设计要求的孔长、孔的俯角和孔径进行凿孔，严格注意质量，逐孔进行验收记录，不合格者为废孔，重打。施工中土钉可能遇地下旧基础无法成孔，可采用注浆花管代替土钉，不用钻孔，直接用机械或人工打入土中、注浆。

土钉安放：按照设计规定的土钉的长度、直径，加工合格的杆体，为使土钉处于孔的中心位置，每隔1.5m～2m焊接一个居中支架，将土钉体安放在孔内。

挂网：采用Φ6.5的钢筋绑扎成200*200的钢筋网片，并用长500mm的Φ14钢筋固定钢筋钉垂直、水平间距均为1.2m，向基坑开挖水平面外伸长度不得小于1m，且完成面应高于基坑开挖面。

喷混凝土：在上述工序完成后，即可喷射混凝土，喷射采用水平喷射，按成型速度分段进行，同一分段喷射顺序应自下一而上，一次喷射厚度不大于40，分两次喷射完成，第一次喷射混凝土强度必须达到1.2时才能进行第2次喷射。

面层养护：砼面层喷射后砼终凝2小时后，视天气情况浇水养护，确保面层的强度。

（4）锚杆施工

为确保土钉墙及锚杆整体受力可靠在基坑-4.5m位置处设置一排锚杆，锚杆端头在砼面层上外加一根20A槽钢横拉，垫15mm厚120*120mm钢板，并用螺母锁定。钢梁在下一层喷面完成后即可安装并施加预应力。预应力采用拉力控制，张拉荷载为100KN，锁定荷载为85KN。

（5）施工质量要求及验收标准

1）认真讨论支护技术方案，做好向施工人员技术交底工作，使大家明确施工工艺，技术要领和质量标准。

2）对土钉的安装、注浆、喷混凝土、焊接， 锚杆的制做、安装、预应力施工等关键工序实行工程技术人员跟班作业，确保质量符合设计要求。

3.结论

本工程根据现场实际情况，采用土钉墙加锚杆的复合支护结构，在挖土及地下锅炉房施工期间基坑边坡和基坑底地面均为发现异常和安全事故，南邻厅4层砖混行政办公楼均未出现异常和裂降损坏，西邻院内机动车主干道1.2m，车辆行人频繁出入未出现异常，实践证明，采用土钉墙加锚杆的复合支护结构技术，保证了边坡的稳定，安全可靠，且费用比其他支护方案造价降低20～30%，取得了较好的效益。

参考文献

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