几种复合土钉墙支护技术在深基坑中的应用

崔 浩

(西安思源学院城建学院，陕西 西安 710038)

几种复合土钉墙支护技术在深基坑中的应用

崔 浩

(西安思源学院城建学院，陕西 西安 710038)

根据支护结构的工作机理，将复合土钉墙分为四种类型，并针对四种复合土钉墙的优缺点以及施工方法进行了详细的论述，指出复合土钉墙具有安全、低廉、工期短、使用范围广等特点。

支护结构，复合土钉墙，施工工法，深基坑

0 引言

随着国家城乡规划发展，越来越多的高层建筑基坑开挖深度超过5 m，深度超过5 m的基坑属于深基坑，深基坑的支护也越来越受到人们的重视。目前国内针对深基坑的支护方式多分为四种：板桩支护、水泥土挡墙支护、地下连续墙支护、单一土钉墙支护。其中单一土钉墙支护相对传统，本文提出改进技术——复合土钉墙支护，并对其优缺点进行了详细介绍。

1 复合土钉墙支护技术

1.1 复合土钉墙

复合土钉墙在单一土钉墙基础上，将土钉墙与水泥土搅拌桩、微型桩、预应力锚杆结合起来，根据具体施工环境，形成复合支护结构，弥补了一般土钉墙多使用在较浅基坑，大大扩展了土钉墙技术在深基坑的应用。同时复合土钉墙具有安全、低廉、短工期、使用范围广等特点。另外施工作业空间不大，可用于各种工程环境。

1.2 复合土钉墙的分类

支护结构按其工作机理和围护墙的形式分为下列类型[1]：1)土钉墙+止水帷幕+预应力锚杆+挂网喷射混凝土面层+土体；2)土钉墙+预应力锚杆+挂网喷射混凝土面层+土体；3)土钉墙+微型桩+预应力锚杆+挂网喷射混凝土面层+土体；4)土钉墙+防渗帷幕+微型桩+预应力锚杆+挂网喷射混凝土面层+土体。

2 复合土钉墙支护技术

2.1 土钉墙+止水帷幕+预应力锚杆+挂网喷射混凝土面层+土体

1)支护原理。由于地下水以及地表雨水常引起基坑周围建筑塌陷，引起环境破坏，常常采用隔水的防渗帷幕。防渗帷幕兼具防水和挡土，防渗帷幕可采用注浆和高压注浆形成[2]。其中水泥土搅拌桩相对高压旋喷桩止水性好，成本低。通常带防渗帷幕的土钉墙稳定性差，特别在基坑周围有重要建筑物时，需施加预应力锚杆增加稳定性。预应力锚杆材料可采用钢绞线、钢筋和钢管。锚杆尾部必须紧贴喷射混凝土面层，可设置承压板和喷射混凝土连梁。锚定板或连梁通过计算确定，保证足够的强度和刚度，将锚固力有效地传递到面层或土层中[3]。

2)优缺点及适用范围。该复合土钉墙技术工法简单，使用范围广。通常根据基坑深度、工程地质环境，计算选择设计参数[4]。

在基坑变形有严格要求以及成孔困难的土体不宜使用,特别在动水力作用下还会引起流土。

3)施工工法及注意事项。防渗帷幕施工方法[5]：桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3 m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。

施工过程中需控制钻杆提升速度、水泥用量、注浆压力。

预应力锚杆施工方法[6]：施工准备→钻孔→锚筋制作→锚孔注浆→混凝土结构钢筋安装→混凝土浇筑→锚孔张拉锁定和验收封锚。

当遇到较大裂隙时可加入速凝剂。同时当注浆压力稳定时，即停止注浆以便浆液饱满。在高温季节注浆用水温度不宜过高，避免注浆管路暴露于高温处，造成浆液加速凝固。在冬期，应对注浆用水进行加温，同时可加入适量防冻剂。注浆结束应及时清洗注浆泵及注浆管路，并应将管内残留水全部放掉以防管道冻结。

2.2 土钉墙+预应力锚杆+挂网喷射混凝土面层+土体

1)支护原理。在土钉+预应力锚杆复合支护中,由于注浆体的挤压和渗透,使得基坑边坡土体相应的力学参数发生了改变。通常要求混凝土面层和锚杆自由段的土体应有足够的抗压强度,使锚杆得到设计拉力[7]。

2)优缺点及适用范围。当地层条件为粘性土不透水层和基坑周围允许降水时，通常不设置防渗帷幕[8]。

该支护可以有效地控制基坑变形,提高基坑边坡的稳定性。尤其在基坑较深、地质和周围环境复杂,有严格变形要求时,更能见其优越性。在松软土层中[9],若锚杆拉力达不到设计值，就使得预应力锚杆的能力没能发挥出来。

3)施工工法及注意事项。预应力锚杆施工方法[10]：施工准备→钻孔→锚筋制作→锚孔注浆→混凝土结构钢筋安装→混凝土浇筑→锚孔张拉锁定和验收封锚。

该支护中，预应力锚杆应符合下列要求：a.宜采用钢绞线锚杆；b.防止基坑底部变形，锚杆宜设在墙体上部；为抵抗墙后土压力时，锚杆应布置在主动土压力较大处，通常墙背土层较软弱的部位；c.锚杆拉力的反作用力不超过喷射混凝土面层抗压强度；d.设自由段和锚固段，其中自由段长度应超过土体可能滑动面；e.锚杆与土钉墙的喷射混凝土面层之间应设置腰梁连接。

2.3 土钉墙+微型桩+预应力锚杆+挂网喷射混凝土面层+土体

1)支护原理。钻孔灌注桩和预应力锚杆通过腰梁形成二元挡土围护结构[11]，使得该围护结构整体抵抗基坑围护结构变形。钻孔灌注桩起支挡作用、同时预应力锚杆可以将围护结构承受的土压力传递给锚杆锚固段稳定地层。使得锚固体与土体之间的摩擦、锚杆与灌浆体的握裹力以及锚杆抗拉强度三者共同作用，使锚固体系稳定。

2)优缺点以及适用范围。该支护形式多用于结构松散、易塌孔以及容易发生流砂地层中。对基坑没有防渗要求或地下水位较低[12],微型桩对提高土体自立性、防止边坡滑移以及基坑突涌有益。

3)施工工法及注意事项。施工准备→基坑边线放样→微型桩施工→附属工程施工→预应力锚杆施工→养护。

施工中微型桩应符合下列要求[13]：a.针对土层特点和基坑周围环境可选用微型钢管桩、型钢或灌注桩等；b.可采用预应力锚杆；c.微型桩的参数应根据墙面的强度要求确定；d.微型桩插入基坑底部的长度宜大于5倍桩径，同时不应低于1 m；e.微型桩应紧贴喷射混凝土面层。

2.4 土钉墙+止水帷幕+微型桩+预应力锚杆+挂网喷射混凝土面层+土体

1)支护原理。该支护通过钻孔灌注桩进行挡土，加固土体防止变形，止水帷幕起止水和加固支护面的双重作用。预应力锚杆将支护结构承受的土压力传递给自由端稳定土层。对锚杆施加预应力，使得灌浆体与土体之间的摩擦力、锚杆与灌浆体的握裹力以及锚杆自身抗拉强度共同作用，维持锚固体系稳定[14]。

2)优缺点及适用范围。适用于深基坑、严格变形要求、工程地质和环境条件复杂等工程。该支护可以在多种复杂条件下施工，满足整体性，满足施工安全性。该支护方案价格高，施工作业错综复杂。

3)施工工法及注意事项。施工准备→基坑边线放样→微型桩施工→止水帷幕施工→附属工程施工→预应力锚杆施工→养护。

微型桩类似水泥土搅拌桩,但微型桩通常间隔布置,间隔处易渗水。通常防渗帷幕形式有[15]：水泥土搅拌桩、高压注浆、地下连续墙、微型桩等。复合土钉墙中的微型桩的间距应满足土钉墙施工时桩间土的稳定性要求。

3 结语

土钉墙支护技术多采用传统支护方法(喷锚支护，土钉支护，插筋补强等)，在深基坑应用中多不能更好的满足基坑稳定性要求。深基坑支护属于工程难题，本文粗略总结了四种复合土钉墙支护技术在深基坑中的应用，而真实的反映支护效果，需要通过监测基坑水平以及竖向位移量变形判定。

[1] 谷延凤.复合土钉在深基坑支护中的应用研究[D].保定：河北农业大学,2011.

[2] 靖美亮,吴 杰.高压旋喷桩在顶管止水帷幕中的应用[J].科技资讯,2007(10):12.

[3] 都智刚.复合土钉墙支护技术的研究与应用[J].科技情报开发与经济,2009(25):171-173.

[4] 程良奎,杨志银.喷射混凝土与土钉墙[M].北京:中国建筑工业出版社，1998.

[5] 荆志东.软基处理技术应用研究[D].天津：天津大学,2004.

[6] 胡小林.预应力锚索抗滑桩加固机理及在滑坡整治中的应用[D].长沙：中南大学,2009.

[7] 林希强.基坑复合土钉支护全过程内力及变形研究[D].武汉：中国地质大学,2004.

[8] 胡杨生.软土地区复合土钉墙支护机理及稳定性研究[D].武汉：武汉理工大学,2006.

[9] 司占峰.深基坑复合土钉支护结构稳定性机理研究[D].北京:中国地质大学,2011.

[10] 杨博铭.预应力锚索抗滑桩治理公路高陡边坡的理论与应用研究[D].长沙：湖南大学,2005.

[11] 杨光华.深基坑支护结构的实用计算方法及其应用[J].岩土,2004(12):1885-1896，1902.

[12] 宋金平.土钉支护变形影响因素数值模拟分析研究[D].济南：山东建筑大学,2010.

[13] 管 飞,尹 骥.复合土钉支护作用机理及设计原理[J].地下空间与工程,2007(1):142-146.

[14] 林 琳.复合型土钉支护的有限元分析及工作机理研究[D].湘潭：湘潭大学,2003.

[15] 杨 茜.复合土钉支护试验研究及面层受力分析[D].成都：西南交通大学,2003.

Application of several composite soil-nailing wall support technologies in deep foundation

Cui Hao

(CollegeofCityConstruction,Xi’anSiyuanCollege,Xi’an710038,China)

The paper divides soil-nailing wall into four kinds according to support structure working mechanism, discusses their own merits and defects and construction methods, and finally points out that: composite soil-nailing wall has various features, such as safe, low cost, short construction duration and wide application scope and so on.

support structure, composite soil-nailing wall, construction method, deep foundation

1009-6825(2015)30-0074-03

2015-08-12

崔 浩(1986- )，男

TU463

A