复合土钉墙支护在基坑中的应用研究

马松亭

摘 要： 伴随现代化建设水平的不断提升，土木工程领域建设持续推进，建筑高度不断增加，基坑开挖深度越来越大，施工难度也随之增加。因我国地域辽阔，地质情况复杂，因场地、自然环境等因素的影响，基坑工程事故时常发生，从而产生严重的经济损失。复合土钉墙支护技术的应用，可缩小基坑侧壁位移量，从而制约由土体滑动而产生的破坏情况，保证基坑工程的安全性。本文在全面了解复合土钉墙作用机理的基础上，结合某建筑基坑工程，对复合土钉墙施工方案、施工工艺进行了分析与探究，以期全面提升工程质量。

关键词： 复合土钉墙;基坑支护;作用机理

在经济社会迅速发展的今天，投资建设规模越来越大。我国建筑行业发展快速，特别是近年来，超高层建筑建设在各地开展广泛。因上部建筑荷载水平的不断提升，对基坑建设提出了更高的要求，选用复合土钉墙支护技术可有效提升基坑稳定性，且能够对沉降量进行有效控制，具有良好经济性。

一、复合土钉墙的作用机理

复合土钉墙是指有机结合土钉墙和一种或多种单项支护技术的一种复合支护体系，土钉、预应力锚杆、原位土体等是构成复合土钉墙的主要成分。土钉墙支护技术的主要构成要素为被加固土体、土钉与喷射混凝土面层等，其主要在基坑支护工程中使用。新型复合土钉墙技术能够有机结合土钉墙与其他支护技术，通过多种组合方式，可构成性能更好的支护体系，从而对土钉墙支护的应用范围进行有效扩展。相比其他支护技术，复合土钉墙支护更具优势，其优点为机动灵活、成本低、施工周期短、安全性强，且具有广泛的适用性。为此，在基坑施工中得到了广泛的应用。

二、工程概况

某工业建筑工程基坑开挖深度为12～16.3m之间，52m为基坑南北向整体宽度，230m为纵向整体长度。基坑防护工程属于临时性安全措施，要满足安全设计标准，使用周期在半年之内。因施工现场开挖深度在10m以上，按照51°角斜率分析，-13.5m为地下水位，可同步进行降水与开槽施工，因在第二步台处设置降水井，降水效果良好。当开挖边坡上部南侧后，需预留物料通道或钢筋加工场地，宽度为8m，且将2台塔吊搭设到南侧，基于经济性原则，为降低工程造价，合理控制投资，经商议，决定选用预应力锚索土钉墙支护结构，该施工工艺的应更为合理、可行。

三、基坑支护方案

按照工程设计要求，本工程选用预应力锚索土钉墙支护结构，土钉水平间距为1.7m、竖向间距为1.5m，成孔直径为0.1m，水平面和土钉间的夹角为15°，选用1860MPa钢绞线作为预应力锚索材料，1.5m为其水平间距，且将槽钢18B的钢腰梁设置到锚索位置。

土钉成孔将钢筋放入后，即可将强度在M15以上的硅酸盐水泥灌入，此混合料的水灰比为0.45.选用纵、横两个方向的钢筋网片进行施工，且将横向加强筋设置到各层土钉位置。

根据施工要求，选用C20喷射混凝土用于土钉墙面层，厚度控制在80mm以上，宽度应控制在1.5m以上。在发挥预应力锚索作用前，一般基坑水平、垂直位移变化幅度较大，在充分发挥应力锚索作用后，则变化幅度将有所降低。待完成预应力锚索复合土钉墙支护作业后，可有效提升基坑稳定性，保证施工质量。

四、复合土钉墙施工工艺

1、土钉墙施工流程

（1）修坡。通常选用机械挖土法开挖基坑，根据工程实际情况，决定预留一个宽度进行人工修坡，宽度为25cm，在土方施工时，还需预留机械操作面，为8～10m宽。

（2）编扎钢筋网。按照设计要求，在20mm以上控制钢筋网片混凝土层厚度，且根据顺序绑扎钢筋网，一般随开挖分层进行编网。要确保钢筋网片具有良好整体性与稳定性，保证能够均匀传力，按400mm以上设置竖向钢筋搭接长度，选用硬质材料将钢筋网片和坡面之间垫起。

（3）土钉制作与安放。通过机械法成孔，在孔中心布设各个土钉位置，顺着横向进行钢筋固定专用架的设置，合理控制支架高度。

（4）注浆。砂浆质量不仅会影响注浆后锚杆紧固情况，还会对土钉作用效果造成严重制约。为此，必须严格按照施工试验进行注浆制作，且根据施工实际情况，选取科学、有效的措施对浆液流动性加以严控，保证土钉工作状态良好。

（5）焊接土钉端部。选用焊接的方式将土钉端部连接到强筋网片上，从而保证均匀传力。

（6）混凝土喷射。根据工程所需，本工程选用C20等级混凝土用于施工，且在0.4～0.5MPaz之间控制喷射空压机的工作压力，通常按照从下到上的顺序不间断地进行作业面喷射。

（7）施加预应力。随着土体内部强度不断增长，灌注水泥浆量将不断增多，如标号超过80%，则可根据设计要求，不断增加作业预紧力。

2、预应力锚索施工流程

（1）造孔与清孔。钻进成孔时，可选用锚杆钻机施工，按照“正、平、稳、固”的原则在钻进施工前安装好钻机，钻机过程中需做好清孔工作，一般选用冲洗液即可。如土层极易出现坍塌现象，必须加快速度成孔，特殊情况下为保护孔壁，需下放套管。

（2）锚索制作与安装。先做锚索下料，通过砂轮切割机处理钢绞线，不得选用电焊或气割，避免因热损害钢丝，或导致钢丝抗拉强度下降。在清孔后需及时安装锚索，要求同时在孔内放入注浆管和锚索，同时合理控制注浆管头部和孔底之间的距离，以100mm为准，相比设计长度，锚杆体向孔内放入的深度需控制在其95%以上，如存在排气管，需在孔内放入锚索后，对排气管的通畅性进行详细检查。当锚索放至孔底指定处即可进行下道工序施工，如为达到孔底指定处，则必须再次进行清孔、安装，严禁安装锚索后，对孔壁造成损害。

（3）锚索注浆。选用42.5普通硅酸盐水泥作为杆体注浆水泥，在0.45～0.5之间合理控制水灰比，并根据实际情况，适量掺加早强剂。

（4）张拉锁定。在分段分区混凝土桩顶联系梁后张拉预应力锚索，并保证锚体强度符合设计要求。

（5）封锚。完成张拉作业后，由锚具量起需预留50～100mm钢绞线，如有多余，则应通过切割机去除。但也不能预留钢绞线过短，避免向孔内滑入。随后通过防锈涂料进行涂刷，并通过C20混凝土浇筑、封闭锚头。

五、结束语

综上所述，自改革开放以来，我国经济社会发展迅速，地面建筑越来越高，楼高基深，为确保地下施工与基坑周围建筑物的安全，特别是在开挖受限的条件下，如何保证基坑安全显得尤为重要。深基坑支护是确保基坑施工安全的主要措施，在大量基坑支护方式中，复合土钉墙支护因其施工便捷、造价低，且具有广泛适应性得到了人们的普遍关注。本文结合具体案例，合理确定了施工方案，选用土钉墙+预应力锚索的方式进行基坑支护施工，从而有效提升工程质量，保证基坑稳定性。

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