土钉墙在粉质黏土基坑支护中的应用

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(中国建筑第七工程局有限公司 厦门分公司，福建 厦门 361000)

引言

土钉墙是由天然土体通过土钉就地加固并与喷射混凝土面板相结合，形成一个类似重力挡墙来抵抗墙后的土压力，从而保持开挖面的稳定。土钉墙是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，一般称为砂浆锚杆，也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉。土钉依靠其与土体之间的界面粘结力或摩擦力在土体发生变形的条件下被动受力并主要承受拉力作用。

粉质黏土是指塑性指数介于10～17之间的黏性土(GB 50007—2002《建筑地基基础设计规范》[1])；黏粒含量30%～50%，且粉粒组含量大于砂粒组含量的黏土(原水利电力部1962年规程)。通过何种施工工艺将两者有效地结合起来，解决浅基坑支护问题，是本文研究的主要目的。

1 工程概况

1.1 项目简介

某建筑工程位于淄博新区上海路以东，华光路以南，心环西路以西，紧邻淄博市政务中心、体育公园、山东理工大学。拟建场地四面的市政道路、管网已经形成，开挖深度在8 m左右(坑中坑除外)，且均在建筑退线30 m以内，不具备大放坡条件。该工程一期为6栋超高层建筑，建筑面积共计20万m2，边坡长度在750 m左右。因此，采用施工工艺相对简单、造价相对低廉的土钉墙作为支护方式。

1.2 水文地质情况

拟建场区在区域地质构造上位于鲁西隆起与济阳坳陷区的过渡区淄博向斜盆地，区域范围内有两条断裂：①张店-仁河断层：走向近NW，倾向W，为一条被第四系覆盖的隐伏正断层，位于场区东北侧，距离约8.00 km。②王母山断裂：走向N20oW，为一条被第四系覆盖的左旋走滑逆断裂，位于场区东侧，距离约1.50 km，第四纪活动不明显。以上两条断裂均属老断层，无活动记录，为非全新活动断裂，可不考虑其对拟建场地的影响。

拟建场地地下水初见水位埋深为自然地表下5.90～14.60 m，平均为9.40 m，相应标高为23.15～26.55 m，平均标高为25.44 m；静止水位埋深为自然地表下5.58～14.03 m，平均为8.77 m，相应标高为25.38～26.91 m，平均标高为26.07 m。年变化幅度1.00～2.00 m。该工程坡底标高均在地下水位2 m以上，可不考虑地下水位对边坡支护的影响。

2 土钉墙施工工艺

2.1 土钉施工工艺流程

土钉墙施工工艺流程为：定位→钻机或洛阳铲成孔→成孔至设计深度→钢筋制作与安装→水泥浆拌制→灌浆→移位。

土钉墙应按土钉层数分层设置土钉，土钉端头应避免敲击碰撞，3天内不得悬挂重物；土钉注浆及面层喷浆48 h后，方可继续下一步土方的开挖。对于遇水后力学性能显著下降的土层(如淤泥、流沙、粉土、碎石土)，应该重新进行力学分析计算，采取必要的加强措施或改变支护方式。

2.2 土钉成孔要求

(1)开挖之前，应该与市政部门协调沟通，确定土钉位置不与市政管线重合，不造成非正常扰动。有影响的需调整土钉位置，或重新计算采取多根短土钉的方式。该工程地处古齐国，地下可能埋藏文物，应与文物部门协调沟通，确保无文物后再开挖。

(2)该工程开挖层均为粉质黏土层，土质相对均匀，地下水影响较小，成孔采用洛阳铲、冲击钻、钻孔机结合开挖方式，一般应尽量使用洛阳铲，保证成孔的稳定性，尽量不扰动土层，以保证孔洞的连续性。

(3)成孔遇阻时应查明原因，若只是普通小石块则采用冲击钻孔，如若暗埋管道或管线则立即停止施工，协调后再施工该孔。

(4)遇松散土质采用机械开挖，将松散孔洞的松土除尽，以保证成孔质量。坚硬土层可采取水泥浆护壁方式进行开挖。

2.3 钢筋土钉杆体的制作安装

(1)钢筋应有出厂合格证、出厂检验报告、进场检验报告，并做好资料备案。对进场钢筋应采取必要的防锈措施。

(2)钢筋对接采用机械连接方式，套筒连接的采用经过检验的套筒，焊接采用电闸压力焊。对接质量应满足JGJ 107—2010《钢筋机械连接技术规程》[2]的要求。

(3)每2 m一个对中支架，对中支架采用30 cm的Φ6 mm钢筋，两边焊接5 cm。

(4)成孔后48 h之内完成插钉，如若扰动土层，则应该拔出钢筋，清理孔洞后再完成插钉作业。

2.4 钢筋土钉的注浆要求

(1)注浆材料可选用水泥浆或水泥砂浆，水泥浆的水灰比宜取0.5～0.55；水泥砂浆的水灰比宜取0.40～0.45，同时，灰砂比宜取0.5～1.0，拌和用砂宜选用中粗砂，含泥量≯3%。

(2)水泥浆或水泥砂浆应拌和均匀，一次拌和的水泥浆或水泥砂浆应在初凝前用完。

(3)注浆前，应将孔内残留的虚土清除干净。

(4)注浆时，应将注浆管插入孔底，采取由孔底注浆的方式，且注浆管端部至孔底的距离宜≯200 mm；注浆及拔管时，注浆管口应始终埋入注浆液面内，当新鲜浆液从孔口溢出后停止注浆；注浆后，当浆液液面下降时，应进行补浆。土钉的质量应满足规范的强制性要求，做好质量控制工作。

3 网喷施工工艺

3.1 网喷施工工艺流程

网喷施工的工艺流程为：修坡→绑扎钢筋网→设置喷射厚度标示→加强钢筋与土钉焊接→拌合料拌制→喷射作业→移位。

在喷射混凝土前，要按照规范和标准的要求对开挖断面进行检验，清理受喷面，做到受喷面无松动土层，坡脚无虚土堆积。

按设计要求加工钢筋网，钢筋网随开挖面起伏铺设，与定位土钉固定牢固。

3.2 喷射混凝土面层施工要求

(1)细骨料采用粒径>0.25 mm且颗粒质量超过总质量50%的中砂，其含泥量应<3%，严禁使用海沙。

(2)粗骨料采用细小圆石，以河石最佳，对碎石块应控制含泥量。

(3)采用添加剂时应做好技术交底，由技术部门向搅拌站下达配合比，按要求制作试块，试压检测合格后方可使用。

(4)第一层喷射高压水泥砂浆，清除松散黏土与外漏试块，同时达到湿润坡面的目的。第二层喷射混凝土，自上而下喷射，保证喷射至标定标高。

(5)工人应经过专业训练并取得高危工种操作许可证。喷射混凝土时应垂直喷射，与墙面距离控制在3 m以内，一次喷射高度控制在2 m以内。

(6)在混凝土完成初凝(4 h左右)进行裂缝检查，并进行必要的修补，然后安排专人进行养护，以保持完成面湿润为主。

(7)制作2 cm左右的混凝土马镫块，以梅花形布置，尽量不让钢筋与泥土接触。

(8)钢筋网采用绑扎搭接，搭接长度应>35d。土钉的加强筋采用双面焊接，焊接长度为10d；一次喷射面长度<40 m，也可做后浇缝，在48 h后再进行后浇缝的浇筑。

4 基坑监测

基坑监测应严格按照GB 50497—2009《建筑基坑工程监测技术规范》[3]的有关规定进行，由具备相应资质的单位根据规范的要求出具详细的监测方案，并在土方开挖前开始监测，在基坑回填完前不得停止监测。各个部门要做好信息收集并及时反馈至监控部门，监控部门进行相应的信息整合和检测，一旦变化可发出警示。

4.1 对采集信息的计算与验算

(1)根据收集到的信息，进行相应的力学计算及变形预测，采取相应的抵抗措施与施工方案。

(2)从安全适用、经济合理、便于施工的角度进行方案优化，做好成本控制工作。

4.2 危检预警注意事项

(1)监控数据达到了报警警示数据。

(2)土钉墙体发生了较大程度的变形，如塌陷、隆起、空心或裂缝>50 cm且缝宽>3 mm。

(3)土钉抽查按3%检查，且至少3根，进行连续性声波检测。不出现土钉被拔出，或发生较大程度的位移，与墙体发生脱离，呈现剪切破坏状。

(4)周边已有的物体(公路、植被、建筑)发生微小程度的扰动，或路面出现空心、凹陷甚至断裂成分层状。

(5)周边暗埋的市政管线、给排水管网、外漏的高压输电钢架出现达到危险值的变形。

(6)聘请熟悉当地气候与地质情况的专家，如发生反常情况，在计算与分析的基础上采取相应的措施。

5 结语

基坑支护工程是建筑工程安全支护的重要组成部分。对于粉质黏土，应优先选择土钉墙支护，这对于安全支护、节省成本、保证工期具有重要的意义。

参考文献：

[1] GB 50007—2002，建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[2] JGJ 107—2010，钢筋机械连接技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3] GB 50497—2009，建筑基坑工程监测技术规范[S].北京：中国计划出版社，2009.