水泥土桩复合土钉墙基坑支护施工应用技术

孙 鹤 明

(中交一公局第三工程有限公司，北京 101102)

水泥土桩复合土钉墙基坑支护施工应用技术

孙 鹤 明

(中交一公局第三工程有限公司，北京 101102)

结合太原市西中环南段打通工程中大井峪通道深基坑支护工程，对施工中所采用的水泥土桩复合土钉墙基坑支护技术进行了分析，总结了打设水泥搅拌桩、开挖与支护等技术要点，并提出了质量控制措施，以供参考。

水泥土桩，土钉墙，支护，基坑

0 引言

复合土钉支护是基于传统土钉支护的适用范围受一定局限下应运而生的。它在保持土钉支护的特点上扩大了使用范围。水泥土桩复合土钉墙支护是复合土钉支护的一种方式，它利用水泥搅拌桩作为止水帷幕与传统土钉复合，因此而具有造价低，变形小，缩短工期，环境影响小等特点，同时具有止水与支护双重作用，在地下水位高，土质较软地区的基坑支护中得到广泛应用。本文以太原西中环南段打通工程中大井峪通道的深基坑支护为依托，对水泥土桩复合土钉墙的支护形式及其施工要点进行分析与研究。

1 工程概况及特点

1.1 工程简介

太原市西中环南段打通工程中大井峪通道的主箱体采用单箱双室结构，分节长度为22 m+22 m，结构宽为27.6 m，高为7.18 m，箱体两侧各为一节20 m长的遮光段，遮光段外分别为2×20 m的U槽，U槽外为挡土墙，通道总长560 m，最大开挖深度为9 m。

1.2 水文地质

该范围内的地下土主要由第四系全新统沉积的粉质粘土、粉土等构成。根据勘察揭露地下水情况与工程地质剖面图综合分析，勘察期间为平水期，其静止水位埋深介于6.6 m～8.3 m之间，丰水期水位可提高0.5 m，地下水类型为孔隙潜水与微承压水的混合水，主要接受大气降水和侧向补给。

2 水泥土桩复合土钉墙概念

水泥土桩复合土钉墙是由水泥搅拌桩，土钉群、混凝土面层组成。搅拌桩作为止水帷幕和临时挡墙，阻止开挖后土体渗水，减少基坑底部隆起。

3 施工设计

通过理正软件进行结构设计，并结合通道箱体位置标高最低，U槽及挡墙段路面逐渐上抬，最大开挖深度9 m，水位位于原地面下6.6 m，土质主要为粉土、粉质粘土及细砂的特点，对基坑支护设计如下：当深度为7.5 m～9 m时，采取降水、打设水泥搅拌桩、断面布置5层锚杆支护；当深度为6 m～7.5 m时，采取降水、打设水泥搅拌桩、断面布置4层锚杆支护；当深度为5 m～6 m时，采取降水、打设水泥搅拌桩、断面布置3层锚杆支护；当深度为小于5 m时，直接开挖1∶0.75放坡。水位以下采用打入锚管土钉。

第一、二层采用直径分别为18，22螺纹钢，长9 m；第三、四层采用钢绞线锚杆，长18 m(自由段6 m，锚固段12 m)，布置3束φs15.2，自由段设置隔离套管，张拉加载速率不宜大于0.1 kN/min张拉锁定值150 kN(拉力210 kN)；第五层采用直径为48的花管，长9 m。

基坑内部开挖中采用轻型井点降水。

4 施工工艺

1)工艺流程。

测量放样→打设水泥搅拌桩→开挖→降水→坡面修整→成孔→置杆→注浆→挂网→喷射混凝土→腰梁安装→张拉→循环施工。

2)打设水泥搅拌桩。

按测量放样确定打设水泥搅拌桩边线，打设桩径为0.5 m，之间咬合0.15 m(定位间距0.35 m)，水灰比1∶0.55，水泥用量50 kg/m，将区域内封闭打设。

a.施工准备。将场地整平，整平标高比设计确定的桩顶标高高出0.3 m～0.5 m，整平后用压路机静压2遍。然后用石灰或打入竹片桩做好桩位标识，同时检查搅拌机、压浆机是否运转正常，各种材料是否准备到位，等桩机就位后，开始按配合比制浆。

b.桩机就位。将机架放到底座轨道上，通过水平仪及底座支垫调整水平，安装塔身和钻杆时要求其垂直度允许偏差不大于1.5%，做好相关标高标识及钻杆上的钻进深度标识。

c.搅拌下沉。在启动搅拌机后将起吊钢绳放松，使钻杆边搅拌边切土下沉。如若存在下沉较慢情况，则补给一定清水以减小摩擦。一般提升或下沉速度不超过1.0 m/min，确保充分搅拌。

d.配制水泥浆。配制的浆液不得离析，供浆应连续，并且记录固化剂、外掺剂、泵送浆液时间。

e.边喷边搅。在搅拌机到达设计桩底后，开启水泥浆泵，边喷浆边搅拌，同时按设计确定的提升速度提升搅拌机(一般为0.3 m/min～0.5 m/min)，当搅拌机提升至设计桩顶下0.5 m时，应慢速提升和旋转，喷浆搅拌10 s～20 s，以保证桩头密实。再重复以达到四搅二喷，要求过程中均匀喷浆，连续进行。

3)开挖与支护。

测量放样后按确定的边线进行开挖，每次开挖深度至锚杆下0.5 m，待喷射混凝土一定养护期(钢筋锚杆层至少4 d，预应力锚杆层至少8 d)后再进行下一层开挖，直至开挖至设计基底。

a.孔位确定。事先确定出孔位并做好标记及编号。一般孔位偏差不大于100 mm。

b.钻孔。采用机械成孔，间距1.5 m，成孔直径150 mm，倾角为15°，出现塌孔时需要及时处理以免存在隐患。

c.置杆。设置定位架，保证钢筋处于孔中心部位，支架沿钉长的间距为1.5 m左右，支架的构造应不防碍注浆时浆液的自由流动。土钉大样图如图1所示，锚索大样图见图2。

d.注浆。注浆宜采用525R水泥并加入一定的早强剂和膨胀剂，其能够提高早期强度和增大与土体的摩擦力，水灰比宜为1∶0.55。

注浆导管应先插入孔底，以低压方式注浆，同时匀速缓慢撤出，出浆口需在浆体的表面以下。导管距孔口1 m时采用高压注浆，并持续3 min～5 min。

在固结强度达到5 MPa时进行预应力锚杆二次劈裂注浆，注浆顺序由内向外，注浆出浆孔沿锚固段的2/3布置。

e.挂网。钢筋网片可用钢筋头固定，确保喷射混凝土时不振动。保护层不小于20 mm，宜采用Ⅰ级Φ6.5 mm钢筋网，网格尺寸为200 mm。

f.喷射混凝土层。喷射总厚度80 mm，分两次进行，每次不宜小于40 mm，强度等级为C20早强。喷射应分段进行，每段需自下而上，喷头与土体坡面距离宜控制在1 m～1.5 m，且垂直于坡面。在第二次喷射前，应清除结合面上的浮浆及碎屑并喷水使之湿润，为搭接方便，每层下部300 mm可喷成45°的斜面形状。

可用固定钢筋网片的钢筋作为标志确保混凝土厚度。

在混凝土终凝后2 h，应进行喷水养护。

锚喷支护中最后一步的喷射混凝土面层宜插入基坑底部以下，深度不小于 0.2 m。

g.腰梁安装。腰梁施工宜在锚杆注浆完成7 d后开始，采用25b槽钢，槽钢之间连接需满焊并符合规范要求。

h.张拉。张拉作业应在锚固体达到75%设计强度后进行。张

拉前应对张拉设备进行标定，作为张拉的依据，并在正式张拉前用10%～20%的设计拉力进行张拉，锚索各部位接触紧密，索体完全顺直，然后再按五级张拉(即设计吨位的25%,50%,75%,100%,110%五级)。前四级稳定时间为6 min，后一级为30 min，最后进行锁定。

张拉顺序需考虑对邻近锚索的影响，为避免相邻锚索张拉的应力损失，可采用“跳张法”施工，即隔一拉一的方法。锚索张拉时应对地表面加强观测，同时应作详细的施工记录。

i.翻边截水沟。在基坑外设置翻边截水沟(见图3)，需按0.5 m间距设置锚筋及在基坑拐点处设置通长加强筋。

5 施工控制要点

1)水泥搅拌桩偏差见表1。

表1 水泥搅拌桩控制偏差

2)锚杆施工偏差见表2。

表2 锚杆施工偏差值

6 结语

实践证明，水泥土桩复合土钉墙支护在复杂地质的基坑支护中，施工止水作用明显，基坑稳定，具有止水与支护双重作用，应用效果良好并且其施工应用技术较成熟，造价低，是一种较为理想的支护结构形式，具有较大的推广前景。

[1] JGJ 120—2012，建筑基坑支护规程[S].

[2] GJB 5055—2006，土钉支护技术规范[S].

[3] GB 50739—2011，复合土钉墙基坑支护技术规范[S].

On application technique of composite nailing wall foundation pit construction of cement piles

Sun Heming

(No.3EngineeringCo.Ltd,CCCC,Beijing101102,China)

Combining with Dajingyu deep foundation pit project at the digging project of the Southern Section of Xizhonghuan Ring in Taiyuan, the paper analyzes the cement pile composite nailing wall’s foundation pit protection, sums up the technical points of the erection of the cement mixing pile, its excavation and support, and points out its quality control measures, so as to provide some reference.

cement pile, nailing wall, support, foundation pit

2015-01-21

孙鹤明(1982- )，男，工程师

1009-6825(2015)10-0066-02

TU463

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