土钉墙+排桩组合结构在深基坑支护中的运用

何柏林，姜志伟

（1.石家庄刘颖工程设计咨询有限公司，河北 石家庄 050000；2.北华兴基础工程有限公司，河北 石家庄 050000）

土钉墙+排桩组合结构在深基坑支护中的运用

何柏林1，姜志伟2

（1.石家庄刘颖工程设计咨询有限公司，河北 石家庄 050000；2.北华兴基础工程有限公司，河北 石家庄 050000）

介绍了土钉墙喷锚支护的加固机理，对于毗邻既有民房的深基坑，采用土钉墙+排桩组合结构支护是一种新的尝试，应用结果证明这种支护方法安全可行。

土钉墙支护；排桩支护；深基坑；既有建筑物；变形控制

0 引言

伴随着我国城市建设的快速发展，我国城市使用土地面积已经愈发紧张。为进一步有效加强对地下空间的使用，我国许多高层建筑中的地下部分层数也开始不断增加，随之其基坑也不断变大变深。而深基坑支护在施工过程中，不仅需要具备结构的安全，使得地下施工得以在安全顺利的情况下进行，更需要保障工程周边环境、建筑物不受到破坏。

土钉墙喷锚和排桩技术被广泛地应用于深基坑支护工程中。一般情况下，土钉墙喷锚支护适用于深度相对较小、且对基坑周边变形控制不太严格的边坡支护，排桩适用于各种要求的边坡支护，但费用较高。在一些较深的基坑支护中，往往会采用上部土钉墙+下部排桩联合支护的方法。本文结合一工程实例，把土钉墙和排桩技术有机地组合起来并行采用，在邻近较低房建工程的基坑支护技术中做出了新的尝试。

1 土钉墙喷锚支护结构的加固机理

土钉墙喷锚支护结构结合了钢筋网喷射混凝土和土钉的优点，对基坑边坡提供柔性支撑。混凝土在高压气流作用下与钢筋网形成支护面层，在面层与被支护土体间产生嵌固层效应，从而改善边坡受力条件，有效地控制其侧向位移，保证边坡稳定。土钉深固于土体内部，与土体共同作用，形成一个复合的重力式结构，以提高整个边坡土体的强度。钢筋网能有效地调整喷射混凝土面层与土钉的应力分布，增加支护体系的柔性和整体性。这种技术使土体荷载成为支护结构的一部分，变被动支护为主动支护。

2 排桩支护结构的作用

排桩支护结构适用于各种地质条件，多用于深基坑，做成排桩挡墙，顶部浇筑混凝土冠梁或圈梁，具有支护刚度大、抗弯能力强、变形相对较小，施工时无振动、无挤土现象，对周边环境影响较小等特点。当采用单独的悬臂桩，桩端嵌固深度过大，施工的可行性、经济性均不甚合理，当对基坑边坡变形有较严格的要求时，一般考虑采用护坡桩与预应力锚杆或锚索结合（即桩锚支护），并用腰梁对预应力锚索进行横向连接。受力形式从一端固定改为简支梁体系，极大地减少了变形，发挥了更为有效的支护作用。

排桩支护结构设计的基本理论和计算方法大体有：古典理论-极限平衡法、弹性抗力法（也称为弹性地基梁有限元法）、有限元法。一般采用弹性抗力法，这也是现行规范推荐的基坑支护结构计算方法。

3 工程实例

3.1 工程概况

石家庄市某商务楼，地上8层，地下1层。基坑开挖深度为-7.00 m。基坑西坡南段现存一地上1层民房，基础埋深为0.80 m，房宽度为5.00 m，基坑下口线距离1层民房基础边缘0.50 m。

场地地下水位深度不小于40 m，基坑边坡相关土层及其参数见表1。

表1 某商务楼基坑边坡相关土层及其参数

3.2 支护结构设计

3.2.1 设计思路

拟支护边坡位置紧邻1层民房，且南侧邻近围墙（建筑红线），大型设备无法进入施工现场，且坡顶宽度不允许采用大口径排桩。鉴于前述情况，考虑到既有民房的荷载不大，制定了一套土钉墙+排桩组合支护非常规方案。

土钉墙可确保整体结构的稳定性，可保证结构体具有抗滑及抗倾覆作用，但不能有效控制边坡土体变形。而在面层上增加小口径排桩，可有效控制坡顶和既有民房变形，以达到支护目的，确保边坡安全、稳定和既有民房正常使用。

采用的计算模型和参数见图1。

图1 支护结构设计计算模型

3.2.2 设计方案概况

按照前节计算模型，根据现行规范推荐的基坑支护理论，分别进行了土钉墙和排桩验算，验算结果：桩身最大水平位移8.64 mm，地面最大沉降量17 mm。

最终确定支护设计方案见图2、图3。其中，排桩配筋采用1根18号槽钢，采用人工洛阳铲成孔，桩身混凝土强度C25。

为确保排桩整体性，选用1根18号槽钢作为冠梁，与排桩主筋焊接。

图2 支护侧立面图

图3 边坡支护正立面图

3.2.3 施工工艺措施

（1）排桩：桩身孔径300 mm，桩间距0.70 m，采用人工洛阳铲成孔，间隔成桩；冠梁与排桩主筋焊接。

（2）土方开挖：分步开挖，每步开挖深度须满足前述支护设计工况要求。

（3）土钉：土钉孔径100 mm，采用二次注浆。（4）面层：面层内设钢板网，喷射C20细石混凝土，面层厚度80 mm。

（5）腰梁：采用1根16槽钢，与土钉铆接，土钉预加力不小于20 kN。

3.2.4 技术效果

基坑开挖和使用过程中，变形监测结果显示：桩顶和既有民房变形均在预定的控制范围内，支护效果良好，支护结构的适用性和安全性得到了实践的验证。

4 优点和缺点分析

土钉墙+排桩组合支护法适用于基坑深度不大、周边存在的既有荷载较小且又对变形有一定要求的边坡支护。

4.1 相对于单纯的土钉墙或桩锚支护，该法具有的优点

（1）基坑边坡变形在可控范围之内，可根据变形监测情况随时调整土钉结构，必要时可适当增加锚杆或锚索，方案具有灵活性。

（2）既有土钉墙的经济性，又有桩锚支护的安全性。

（3）结构简单，具有施工便利性，有利于解决狭小场地施工难度问题。

（4）基坑周边环境一般比较复杂，经常毗邻低矮的房屋、围墙或围挡、道路、管道等，可广泛应用和推广。

4.2 该法支护尚存缺点

（1）施工工艺简单，应用范围具有局限性，仅适用于土层性质相对较好且含砂厚度不大的边坡。

（2）土钉排数多于一般的锚杆或锚索设置，面层刚度相对于大口径排桩强度较小，对土方开挖工序和工艺要求相对较高。

（3）土钉墙和排桩作用的协调性不易掌握，设计基本上属于纯经验阶段。

（4）计算理论不够完善，有待于进一步研究和验证。施工过程中，必须加强对桩顶和既有建筑物的变形监测。

This paper introduces the reinforcement mechanism of soil nailing wall spray anchor bracing.For the deep foundaction pit,adjacent to the houses，using the soil nail wallt+supporting pile composite structure is a new attempt.The application result proves that this support method is safe and feasible.

soil nailing wall supporting；row piles retaining structure；deep excavation；existing building；deformation control

何柏林（1966-），男，本科，高级工程师，研究方向为岩土工程。

蔚清）（

2014-9-10）