土钉墙支护体系在深基坑施工中的应用

宋鹏飞 张 楠

（本溪开放大学，辽宁 本溪 117000）

1 土钉墙支护体系分析

土钉墙支护体系是以加固原状土为设计理念的技术，其施工工艺是确定合适的坡比后，把土钉深入到基坑边坡内部，在基坑坡面喷射混凝土，与原状土组成稳定的支护体系。与众多基坑支护方法比较，土钉墙支护体系有着安全、经济、快捷、简便的特点，有效利用基坑土体自身的土力学强度。土钉让土体与支护体系共同抵挡滑移效应，钢筋网让支护体系有着良好的整体性与韧性，土体的荷载为支护体系服务，喷射的混凝土跟原有土体有良好的力学性能并有一定的防水能力，对基坑边缘的坍塌和剥落有嵌固作用。施工中要保证土钉、混凝土面层、原状土结合的牢固度，土钉墙的优势是建立在土钉的锚固能力、孔洞注浆及喷射对土体的挤密效应、科学的护坡选择。此外基坑开挖土层涉及沙土、高含水量、流塑性土体等情况，慎重采用土钉墙支护。

2 基坑基本情况

某住宅工程项目，地上14层，地下1层，结构形式为装配整体式混凝土剪力墙结构，建筑高度40.3m，预计埋深7m，基地荷载300 kPa。基坑深度9.3m，设计使用年限为1年，安全等级二级，北侧围墙外为园区内部混凝土道路，距离基坑上口线最近处约6m，场地基坑东侧2.5m处为钢结构围挡（高约3m），围挡外侧为绿地（距离基坑上口约5.5m，宽度约25m）。基坑西侧及南侧为现状空地，无需要保护的建（构）筑物。开挖深度内主要为粘质粉土、素填土与粘土，此基坑附近建构筑物很少，工程地质与水文地质条件理想。

3 基坑支护体系设计

3.1 土钉墙设计

根据基坑附近地质条件与设计要求，对基坑的支护体系设计进行仔细的研究，形成支护体系设计方案并通过专家论证。采用土钉墙支护的几个剖面，基坑开挖深度主要为9.30m，根据土钉墙支护的设计经验与此基坑的基本情况，最终确定为主要支护方式，根据现场情况部分剖面采用桩锚支护与放坡支护为补充［1］。

第一类剖面情况设计，改剖面位于基坑西侧与北侧，土钉墙支护体系坡比为1∶0.6，肥槽预留800mm，在坡顶设置800mm宽翻边，梅花形布置6道土钉，采用水灰比0.45～0.55的PO42.5纯水泥浆注入孔洞。面层内部挂φ6.5@200*200钢筋网片，为加强土钉横向强度横向加强筋选用1Φ16，并在面层上喷射混凝土（80mm即可），设计强度等级为C20。土钉和加强筋均选用双L型接头焊接，土钉钢筋设置呈60°布置φ8支撑架，间距1.5m～2.0m。坡脚设置的盲沟（300*300mm）坡面设置¢50导流管，可以有效控制坡后滞水现象。土钉设计分布如下。

表1 土钉设计分布表

第二类剖面情况设计，该剖面位于基坑南侧，基坑开挖深度5.85m，采用二级放坡支护，支护设计参数如下：该剖面采用二放坡支护体系，基坑深度5.85m，第一级放坡坡比1∶1.5，深度2.85m，第二级放坡坡比1∶0.7，深度3.00m，一、二级放坡之间设置2.0m宽平台，预留800mm肥槽，坡顶设800mm宽翻边。面层内挂φ4@200*200的钢筋网片，面层喷射50mm厚混凝土，设计强度等级C20钢筋网片采用1mΦ16@1500*1500的钢钉固定。坡脚设置300*300mm的盲沟，坡面设¢50的导流管，用于控制坡后滞水。

第三类剖面情况设计，该剖面位于基坑内楼座与地下室高差处，基坑开挖深度3.45m/1.85m/1.60m，采用60°放坡支护，支护设计参数如下：该剖面采用60°放坡支护体系，基坑深度3.45m/1.85m/1.60m，坡顶设800mm宽翻边。面层内挂φ4@200*200的钢筋网片，面层喷射50mm厚混凝土，设计强度等级C20钢筋网片采用1mΦ16@1500*1500的钢钉固定。

第四类剖面情况设计，该剖面位于基坑东侧，位于两栋楼之间，基坑开挖深度7.70m，采用土钉墙支护，支护设计参数如下：该剖面采用坡比1∶0.6的土钉墙支护体系，基坑深度7.70m，预留800mm肥槽，坡顶设800mm 宽翻边。设置5道土钉 （梅花形布置），孔内注入水灰比0.45～0.55的PO42.5纯水泥浆，设计强度M20。面层内挂φ6.5@200*200的钢筋网片，土钉横向之间采用1Φ16横向加强筋，面层喷射80mm厚混凝土，设计强度等级C20。土钉与加强筋采用双“L”接头焊接，土钉钢筋设置呈60°分布φ8支撑架，间距1.5m～2.0m，坡脚设置300*300mm的盲沟，坡面设¢50的导流管，用于控制坡后滞水。土钉设计参数表如下［2］。

表2 土钉设计分布表

3.2 土钉抗拔承载力检测

锚杆抗拔承载力检测试验采用单循环加载法，其加载分级和锚头位移观测时间按下表确定：

表3 单循环加载试验的加载分级与锚头位移观测时间表

施工完毕后需进行土钉抗拔承载力检测试验，最大试验荷载不应小于规定的抗拔承载力检测值，根据相关规定本基坑安全等级为二级，相应的抗拔承载力检测不应小于土钉轴向拉力标准值的1.3倍，加载分级与土钉观测时间见下表。

表4 单循环加载试验的加载分级和土钉位移观测时间

4 土钉墙及放坡施工技术要点

土方开挖时需按照设计要求控制好坡度，人工修整坡面和机械开挖，有序轮换进行作业，修坡时注意挂线与经纬仪配合及时保质修坡，土坡的面层需要保持平整，土体外部利用短钢筋头控制标高，进一步保证坡面平整度，坡面误差不应大于±20mm；土钉成孔深度允许偏差为+20mm、-50mm；土钉成孔孔距允许偏差在100mm以内；土钉成孔倾角偏差不宜超过一度。

表5 土钉墙与放坡支护检验标准

土方开挖和土钉墙施工应紧密配合，土钉墙施工时开挖方式为分层分段，每一段长度20～30m为宜，每层挖土深度和土钉垂直间距符合要求，超挖量每层约0.5m，利于土钉施工，还可以规避超量开挖形成边坡塌方的风险。修整土坡完毕确定土钉孔位，用洛阳铲成孔，假如需要移孔位，必须由现场技术负责人审定，并经监理工程师确认，方可施工。检查打入的长度符合设计检验合格后，尽快用注浆管进行注浆操作。

喷射混凝土为C20，制作试块，测定7d及28d强度，水泥浆体的试块跟喷射混凝土试块一并制作，每组试块不宜少于3个，测定28d强度，其强度要求不应小于M20。挂网需要注意，钢筋网搭接间距300mm，钢筋网片和坡面之间需要有30～50mm距离，加强筋紧密压实在钢筋网上，与土钉钢筋有效连接。所有面层在坡顶的外翻宽度不宜小于0.8m，并视情况在基坑四周坡顶外采取水泥砂浆抹面用来防止地表水渗水。喷射所用混凝土的配料必须按设计配比，面层厚度符合设计要求，土坡表面不应有钢筋网裸露的情况。表面混凝土护壁的喷射时注意利用坡面的短钢筋头，淹没钢筋头1cm时应停止喷射，混凝土结构面的厚度与标高得到有效控制［3］。

此基坑支护施工中形成的施工技术方案，经过了实际工程检验，切实可行，完成了特定的使用功能，可是对于深基坑支护这一课题，还有很多需要我们总结与注意的地方，远离基坑事故，任重道远。