土钉支护技术在深基坑支护中的应用

【摘 要】传统土钉墙难以适应复杂的地层，土钉支护技术在深基坑支护中的应用多为复合支护技术。复合土钉墙技术具有支护能力强、适用范围广、造价低、工期短、安全可靠等特点，，并兼备支护、截水等效果。本文以实际工程为例介绍了锚杆复合土钉墙支护技术在支护中的应用，望对类似工程有所帮助。

【关键词】复合土钉墙；支护技术；深基坑

一、复合土钉墙支护技术

传统的土钉墙支护方式，具有成本低、施工速度快、操作简单等特点，但只适用于开挖深度不超过5m的基坑，且不能承受基坑周边的堆物和道路荷载，难以保证周边建筑物的安全。结合预应力技术开展预应力锚杆和土钉墙联合支护可有效解决土钉支护变形大的问题。通过预应力锚杆将被加同区锚固于潜在滑移面以外的稳定岩土体，锚杆的预应力通过锚下承载结构和支护面层传递给加同岩土体，其预应力在被加同岩土体中产生压应力区，大大减少了塑性区的范同，延缓了潜在滑移面的形成和岩土体的破坏，有效控制了基坑的变彤，增加了基坑的稳定性。但是这种复合支护方式要求面层和自由段的土体应有足够的抗压强度，因此在软土、砂土等不良地质土层，预应力往往难以达到设计值，不宜使用该种支护方式。

二、复合土钉墙支护技术在深基坑中的应用

（一）工程概况

某医院工程由门诊楼和康复楼两栋单体组成，地下车库连通，整体建筑物设3层地下室，深基坑占地面积13800m2，基坑开挖平均深度16.2m，最深处达18.5m，属于一级基坑，首层室内设计高程为65.60m。经过对水文、地质条件的认真分析，同时借鉴周边其他类似工程的成熟经验，对全护坡桩支护、土钉墙加护坡桩联合支护、全土钉墙支护等几种不同的支护形式分别进行了力学计算设计，并进行了详细的技术、经济对比分析，确定本工程基坑大面积采用土钉墙支护形式，并根据地面荷载情况加设一至两道预应力锚杆，基坑按1：0.2放坡。

（二）水文条件、地质条件

工程地质勘探报告中显示地下水共分2层，第一层为潜水，主要含水层为细砂层和粘质粉土、砂质粉土层，静止水位标高为35.7m～36.7m，埋深为8.5m～10.9m，主要为大气降水和地下水径流补给，相对隔水层为重粉质粘土、粘土层；第二层为承压水，主要含水层为细砂、中砂层，其静止水位标高24.2m～25.1m，埋深19.9m～22m，水头高度3.0m左右，主要为地下水径流补给。拟建场内地层主要为人工堆积层、新近沉积层和一般第四纪沉积层。

（三）基坑支护设计方案

经过对水文、地质条件的认真分析，同时借鉴周边其他类似工程的成熟经验，对全护坡桩支护、土钉墙加护坡桩联合支护、全土钉墙支护等几种不同的支护形式分别进行了力学计算设计，并进行了详细的技术、经济对比分析，确定本工程基坑大面积采用土钉墙支护形式，并根据地面荷载情况加设若干道预应力锚杆。

1、预应力锚杆及土钉采用直径Φ22、25、28Ⅲ级螺纹钢筋，成孔直径130mm及150mm，锚索采用高强度低松弛1×7 Φ12.70 及1×7 Φ15.20 钢绞线，坡面砼C20厚100，内挂φ8@200×200，14、16剖面为C20厚80砼，内挂Φ6.5@200×200钢筋网片，加强筋采用2φ16Ⅱ级钢，预应力锚杆端头出露处配斜托及锚垫板，通过螺杆装置与锚杆联接。

2、锚杆及土钉采用HRB400Φ22Φ25Φ28螺纹钢筋，fy=360MPa；锚索采用3束12.7及15.2高强低松驰钢绞线，fy=1320MPa。

3、钢筋网的加强钢筋采用2Φ16的Ⅱ级螺纹钢筋；坡面钢筋网采用Φ8，间距200×200；14，16，17剖面采用Φ6.5，间距200×200。

4、 浆体及坡面砼水泥采用P.C 32.5R，锚杆注浆浆液采用纯水泥浆，水灰比0.5，浆体28天强度不低于30MPa，可加入适量的速凝剂（注浆采用三乙醇胺，喷射混凝土采用速凝剂）。

5、 浆体、坡面砼及格构梁砼配合比应根据试验确定。

6、按照设计要求定出锚索位置，确保锚具底座顶面与钻孔轴线垂直。

7、成孔：采用干钻，成孔后采用高压风吹净孔内残渣，成孔直径不小于设计要求的直径，钻孔深度应超过设计长度的300～500mm，造孔方向沿水平方向下倾15°允许角偏差1°～3°。锚索孔位允许偏差50mm，自由段套管长度允许偏差±50mm。

8、预应力锚索由锚固段、自由段和紧固头三部分组成，紧固头由锚墩、钢垫板和锚具组成。锚索锚固段制作采用一系列的束线环和隔离架使之成为波纹状，注浆后形成枣核状。

9、锚索制作：锚索采用3束12.7及15.2高强低松驰钢绞线，极限强度标准值1860N/ mm2，弹性模量1.95×10^U5^U N/mm2。锚索制作前应做好防锈、防腐处理，锚索全段需要清污除锈，自由段锚索还需要涂防腐剂、外套φ22mm聚乙烯塑料套管内注油脂隔离防护。末端套φ60钢管作为导向帽。锚索长度不应小于设计长度。

10、锚索安装：锚索用人力插入锚孔中，端头露出孔外适当长度，作套锚具和拉拔之用。

11、 锚固体注浆：为使砂浆灌注饱满，将一次、二次注浆管置于锚索中心并与锚索等长，采用一定压力自孔底向上灌注，一次注浆压力0.6～0.8MPa，稳压3～5分钟。初凝后终凝前进行二次注浆，注浆压力2.0～2.5MPa，注浆材料采用M30纯水泥浆，采用P.C.425硅酸盐水泥，水灰比约0.45～0.50。

12、锚索张拉与锁定：当锚固体强度达到设计强度的75%后，应进行锚索张拉与锁定，预应力锚索张拉应按规定程序进行，在编排张拉程序时应考虑相邻钻孔预应力筋张拉的相互影响，预应力锚索正式张拉前应取20%的设计张拉荷载，对其预张拉1-2次，使其各部位接触紧密，钢丝或钢绞线完全平直。预应力筋正式张拉时应张拉至设计荷载的105～110%，再按规定值进行锁定，采用OVM15-3类型锚具，张拉后应有及时封锚。

13、锚杆及土钉施工前应按规范进行锚杆承载力基本试验，数量应符合规范要求。施工完成后，采用抗拉试验检测承载力，试验数量不少于锚杆、土钉及锚索总数的5%，且同一土层中检测数量不少于3根。抗拔力检测值不小于轴向拉力标准值的1.4倍。

14、喷射砼面厚度可采用钻孔检测，钻孔每100平方米墙面为一组，每组不应少于3点。全部检测的点面层厚度平均值不应小于厚度设计值。对砼面层应进行现场试块强度检验，每500平方米喷射砼面积试验数量不少于一组，每组不少于3块。

（三）复合土钉墙支护施工

施工基本顺序为：场地平整土方开挖至63.0高程第一道锚杆施工格构梁、冠梁施工边坡顶周围排水沟和防护栏杆土方开挖61.0米高程第一道锚索施工土方开挖59.0米高程第二道锚索或第三道锚杆施工土方开挖57.0米高程第三道锚索或第四道锚杆格构梁施工土方开挖55.0米高程第五锚杆格构梁施工土方开挖地下室二层设计基底53.0米第六道锚杆及格构梁、基础梁施工地下二层降水井、周边排水沟施工工程及资料整理验收准备。

地下二层部分土钉墙支护的顺序为：土方开挖土钉定位成孔放置土钉灌浆制安钢筋网锁定锚头喷锚下层土方开挖。

土方开挖分层进行，每层高（深）度不超过3米，坡度控制在1：1左右。土方开挖时，注意控制好边坡不受破坏，采用人工配合修坡。每层土方开挖完成后，修整边坡，并按设计进行边坡支护，在上层边坡支护完成后，方可开挖下层土方。

（四）防水措施

1、止水

在基坑边坡顶口喷射10cm厚、宽1.5m的混凝土 保护层，以防止地表水对边坡的冲刷。根据地质资料揭示，本工程基坑西部存有1.8—2.5m厚的砂性土层，虽其含水量不甚丰富，渗透系数K=0.68M/d 在开挖砂性土层前打入起前锚杆，开挖深度减为0.5—0.8m，开挖长度减为3～5m，事先准备好与开挖尺寸相同钢筋网，开挖后立即铺上，并用摩擦锚杆和超前锚杆固定，立即施喷一层5O-70mm厚的底层混凝土（可根据作业面的渗水情况，适当增加速凝剂用量），作为止水层然后再挂网初喷。

2、降水

开挖过程中，设置临时降水开井，预先将作业面附近的地下水位降下约0.5m，尽可能减少作业面土体的含水量。尽量减少持续长时间抽水和大面积降水，以免对邻近建筑物造成不利影响；穿越透水性较强的砂层时，尽快完成喷射混凝土作业，及时封堵开挖面，减少基坑外地下水的流失。

3、排水

对于地表面雨水、施工用水，采用地面排水沟截 流，引至城市下水管道的方法解决。基坑内设置临时积水井，及时把作业面的流水导入井内，并用抽水机排出基坑。

结束语

土钉加预应力锚杆联合支护技术适用于杂填土、粘性土、粉土、黄土与弱胶结的砂土等土质较好的基坑支护。本工程在基坑开挖过程中，通过对基坑四周的水平位移进行监测，基坑边坡的最大位移远低于设计警戒值，未发生大范围的坍塌现象。

参考文献：

[1]郑敦清.锚杆挡墙技术在深基坑支护中的应用和施工要点[J].中国科技信息，2008（10）.

[2]毛学军，张德友，虞光华.深基坑土钉墙支护在工程中的应用研究[J].宁夏工程技术，2004（02）.

[3]邓斌.对某深基坑支护工程施工处理分析[J].广东科技，2007年（03）.

[4]赵方宇.有关深基坑支护几个问题的探讨[J].广东建设报，2002（13）.