锚管土钉墙在饱和粘性土基坑支护中的应用

【摘要】简要介绍了饱和粘性土场地基坑工程特点，详细论述了饱和粘性土基坑开挖、锚管施工、钢筋网片安装及喷射混凝土的施工方法，提出了基坑变形控制与监测方法建议。

【关键词】饱和粘性土；基坑；锚管；施工

1前言

饱和粘性土基坑支护，是基坑支护的难点。由于饱和粘性土具有高压缩性、低强度和低透水性，在饱和粘性土场地进行建筑基坑支护，由于变形量较大，不当施工，极易造成基坑边坡失稳或周围地上、地下建（构）筑物变形破坏。因此，在饱和粘性土场地进行建筑基坑支护设计与施工时，必须综合考虑施工场地的地质条件、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境对基坑变形的要求、施工季节以及支护结构使用期限等，做到因地制宜，因时制宜，合理设计、精心施工、严格监控，确保施工质量及施工安全。

笔者根据多年来从事基坑支护施工经验，特别是在饱和粘性土场地基坑支护中的施工实践，对锚管土钉墙在饱和粘性土场地基坑支护中的施工方法进行了综合论述，供同仁们参考。

2饱和粘性土场地基坑工程特点

1）饱和粘性土场地施工条件较差。饱和粘性土土质较差，具有高压缩性、含水量高、低渗透性等特点，因此，在基坑开挖过程中或开挖后，不当施工，极易产生基坑边坡坍塌或基底隆起,引起工程事故。另外，饱和粘性土土质软弱，采用常规方法成孔，易产生缩颈或孔壁坍塌现象，影响锚管施工。

2）饱和粘性土场地施工制约因素多。饱和粘性土基坑周围建（构）筑物对水平和沉降变形敏感，如果变形量过大，极易造成基坑周围建（构）筑物的损坏，使其产生水平位移或不均匀沉降，导致建（构）筑物开裂甚至断裂，影响其正常使用。

3锚管土钉墙施工

3.1施工准备

3.1.1施工材料及主要机具

水泥：不低于42.5普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。

砂：选用中粗砂，细度模数大于2.5，小于0.075mm的颗粒含量不得超过20%。

骨料：宜采用园粒，其粒径以5～20mm为宜。

水：自来水或不含有害物质的洁净水。

早强剂、减水剂：通过试验选用。

钢筋：钢筋的级别、直径必须符合设计要求，有出厂证明书及检验报告。

钢管：采用Q235级φ48×3.5mm钢管。

主要机具：空压机、潜孔锤、电焊机、切割机、注浆泵等。

3.1.2施工条件

1）施工场地应做到三通一平，并按设计要求做好地面集、排水系统。

2）施工前，应测放、复测测量基准点并做好桩点保护，及时测放基坑开挖线。

3）核查基坑周围地上、下建（构）筑物位置或埋深，调查了解其使用、完好情况并做好标记或记录。

3.2施工工艺流程

饱和粘性土场地基坑支护，必须根据场地地质条件并结合周围环境因素，合理设计，并制定科学可行的施工方案，精心施工，严格监控。其施工工艺流程如图1。

3.3施工方法

3.3.1基坑开挖

1）按规范及设计要求，测量放线，合理布设挖掘机、运输车辆行走路线及材料堆放场所。当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。土钉墙墙顶应用砂浆或混凝土护面，坡顶或坡脚应设集排水系统，坡面设置泄水孔。

2）严格按设计要求组织施工，分层、分段开挖，开挖高度与土钉竖向间距相同，一般宜采用1.0～1.50m；纵段长度为6～8m，一般不宜大于10m，并采用跳跃式开挖。

3）在机械开挖后，应辅以人工修整坡面，使坡面平整度符合规范要求，并清除坡面虚土。

4）上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度70%后，或上层土钉注浆体及喷射混凝土面层完成4～7天后，方可进行下层工作面开挖及土钉墙施工。

5）不得在基坑周边安全距离1.5H（H为基坑开挖深度）范围内堆料、行车。

3.3.2锚管施工

1）土钉成孔

土钉墙施工时，一般采用锚杆钻机成孔或洛阳铲成孔。但当地基土较为软弱难以成孔时，则需采用锚管施工方案。锚管材料采用Q235级φ48×3.5mm钢管，锚管长6～12m。锚管制作方法是在钢管轴线纵向均匀布设3排泄浆孔，梅花形布设，泄浆孔直径为5mm，间距1.0～1.5m，然后在其下部焊接30～50mm长钢筋倒刺，钢筋倒刺与锚管轴线夹角为45°，最后将带有倒刺的锚管按5～20°倾角用人工打入或潜孔锤振入边坡土层中。锚管构造示意图见图2。

2）高压注浆

注浆材料宜采用水泥浆，水泥浆的水灰比采用0.45～0.50。其强度等级不宜低于M10。

注浆前应清除孔内松土及残渣，将注浆管插至距孔底250～500mm处，并将孔口用止浆塞封堵，预留排气孔，高压压注水泥浆液。

注浆浆液应拌和均匀，并均匀连续压入，随拌随用，一次拌和的水泥浆应在浆液初凝前完成。

3.3.3钢筋网片安装

挂网应在初喷后进行，钢筋保护层厚度不小于20mm；护面钢筋网宜采用φ8mmⅠ级钢筋，间距200×200mm，钢筋网与土钉的连接可采用焊接，上下网片搭接可采用点焊或绑扎，其搭接长度不小于300mm。

加强筋宜采用φ16mmHRB325Ⅱ级钢筋，采用焊接方法通过锚管端部将各锚管相互连接成网状。

3.3.4喷射混凝土

基坑开挖修面工作完成后，应及时进行初喷。喷射混凝土配合比为：水泥：砂：石子=1:2:2。喷射作业应分段进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，初喷厚度不宜小于40mm。

挂网后可进行终喷施工。喷射混凝土时，喷头与受喷面应保持垂直，距离宜为0.6～1.0m，预埋喷射厚度标志，确保面层喷射混凝土厚度达到设计要求。一般情况下，面层喷射砼厚度不宜小于80mm。

及时做好喷射砼的养护，养护时间宜为3～7h。喷射砼强度等级不宜低于C20。

3.3.5质量检测

锚管土钉墙施工过程中，应按规范要求制备注浆浆液试块及喷射砼试块并进行抗压强度试验。锚管土钉墙施工完成后，应按规范要求进行锚管抗拉试验及墙面喷射砼厚度检测。

4基坑变形控制与监测方法建议

4.1基坑变形控制方法

1）为了限制基坑边坡坡顶周围位移量，可采用土钉墙与预应力锚杆联合支护方案。即对于变形严格的工程，在土钉墙中上部设置1～2排预应力锚杆，对土钉墙施加初始背拉力，以减少土钉墙的位移，满足工程安全需要。

2）对于开挖土层较差，自稳时间短，不能按常规步骤进行土钉墙施工的工程，必须采用超前微型桩、超前注浆、超前土钉或其他超前加固（打入角钢、槽钢、螺纹钢筋、木桩、竹桩等）措施。

4.2基坑变形监测方法

4.2.1水平位移监测

在基坑顶部周围拐点处稳定场地设置观测站及基准观测点，沿基坑周边距基坑边缘200～300mm处用墨斗分别弹一条直线，每15～20m设置水平位移观测点并编号，进行基坑顶面水平位移观测，每天观测不得少于3次，遇特殊情况（如变形过大、阴雨天气等）应增加观测次数，并绘制位移-时间关系曲线。

4.2.2垂直位移监测

距基坑一定距离的稳定场地设置基准观测点，沿基坑周边水平位移观测线上，每15～20m设置沉降观测点并编号，进行基坑顶面垂直位移观测，每天观测不得少于3次，遇特殊情况（如变形过大、阴雨天气等）应增加观测次数，并绘制沉降-时间关系曲线。

4.2.3基坑顶部周围建（构）筑物监测

根据基坑周围地上、下建（构）筑物使用、完好情况及其调查标记，观测地表或墙体裂缝产生和发展情况，并做好观测记录，绘制缝宽-时间关系曲线，分析、预测地表或墙体裂缝发展趋势。及时采取防护措施。

5结语

做好饱和粘性土场地基坑支护施工与基坑周围水平位移、垂直沉降及周围建（构）筑物变形监测，可以达到信息化施工的目的，如果水平位移或垂直沉降大于5‰H时，应严密监控，及时反馈，并采取有效措施，把不安全隐患消灭在萌芽状态。

作者简介

王江龙(1965-)，男，陕西宝鸡人，大学本科，注册一级建造师，主要从事工民建及高等级公路工程地质勘察、岩土施工等工作。

参考文献

〔1〕《喷射混凝土与土钉墙》中国建筑工业出版社，1998年10月第1版

〔2〕《建筑基坑支护技术规范》JGJ 120-99，中国建筑工业出版社，1999年5月第1版

Anchor soil nail wall in soft soil foundation pit shoring

(Northwest Nonferrous Geological Exploration Bureau 717 Corps Shaanxi Baoji 721000)

Wang Jianglong

AbstractBrief introduction of excavation engineering in soft soil area characteristic, discussed in detail the soft soil foundation pit excavation, anchor pipe grouting, construction, mesh and shotcrete construction method, puts forward the foundation pit deformation control and monitoring method.

Key wordSaturated cohesive soil; excavation; anchor; construction