基坑土钉墙支护工程的施工质量控制

白现革 魏玉玺

煤炭工业郑州设计研究院股份有限公司（450007）

基坑土钉墙支护工程的施工质量控制

白现革 魏玉玺

煤炭工业郑州设计研究院股份有限公司（450007）

结合某高层住宅基坑支护的施工经验，阐述了土钉墙支护的施工工艺流程、特殊部位的加固处理、支护结构排水、质量检验与监测等控制重点，从而获得安全质量保障和经济效益。

土钉墙支护；施工；质量控制

0 引言

随着我国房地产的飞速发展，高层建筑异军突出，带动了施工技术的更新与发展。基坑土钉墙支护具有造价低、施工简便等特点，在高层住宅基坑工程中的应用越来越广泛，取得了良好的经济效益。

1 工程概况

本项目由8栋21～23层住宅、便民店、社区综合服务用房及2层地下车库组成。本工程基坑形状为矩形,基坑尺寸为212 m×197 m,深度10 m，沿基坑深度方向设计6排土钉，水平间距1.5 m,竖向间距1.2～1.3 m。工程地质条件如下：第1层为粉夹砂粉土，第2层为粉土，第3层为粉砂，第4层为粉土，第5层为细砂，地下水类型为潜水，场地静止水位埋深在地表下6.2～7.9 m。

2 基坑土钉墙支护工程的施工准备

2.1 施工技术准备

1）制订施工方案，合理确定支护与开挖的工序关系，做好测量放线工作，力争达到连续快速施工。

2）土钉支护宜在排除地下水的条件下进行施工，应采取恰当的措施排除地表水、地下水，以避免土体处于饱和状态，有效减小或消除作用于面层上的静水压力。

2.2 施工材料的选用

1）土钉钢筋使用前应调直、除锈。

2）优先选用强度等级为PO42.5级的普通硅酸盐水泥。

3）细骨料宜选用干净的中粗砂，含泥量应小于3%。

4）粗骨料宜选用粒径不大于20 mm的级配砾石。

5）使用速凝剂等外加剂时，应作外加剂与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结试验，并应通过试验确定外加剂掺量及掺入方法。

2.3 施工机械的选用

锚杆钻机、洛阳铲、空气压缩机、混凝土喷射机、注浆泵。

3 施工工艺流程

3.1 开挖、修坡

土方开挖时,应严格按坡面尺寸放坡。开挖总体要求为分层、分段、分块、对称、平衡、限时，要坚持分层开挖、先支后挖、严禁超挖的原则。各开挖工况以本层土钉下调500 mm,但单层厚度不大于2.5 m，砂层单层厚度不大于1.5 m，分段长度不大于15 m，严格控制超欠挖。开挖过程中如遇杂填土、软土层必须分层均衡开挖，分层厚度不宜超过1 m。

开挖和修坡应自上而下、分层分段进行，每层开挖深度和长度根据设计确定，严禁超深、超长开挖土方。当用机械进行土方作业时，不得出现土体松动，基坑的边壁应用铁锹等进行切削清坡，以保证边坡平整并符合设计规定的坡度。为防止裸露土体塌陷，应减少开挖土体的暴露时间，暴露时间一般不应超过24 h。在上层土钉和喷射混凝土面层达到设计强度的70%（通过试块强度确定）后，再进行下一层土方开挖。开挖和修坡时，基坑周边应严禁超堆设计荷载,基坑3 m范围内不得存土，不可存放施工机械。基坑开挖过程中，应采取措施防止触碰支护结构或扰动坑底原状土[1]。

3.2 喷射第一道面层

开挖后应尽快做好面层，即对修正后的边壁立即喷上一层薄混凝土或砂浆,若地质条件较好，可省去该道面层。

3.3 成孔

采用的机具应符合土层特点，满足设计要求，在进钻和抽出钻杆过程中不得引起土体塌孔，对易塌孔的松散或稍密的砂土、稍密的粉土、填土，或易缩颈的软土宜采用打入式钢管土钉。成孔过程中应有专人作成孔记录，按土钉编号逐一记载取出土体的特征、成孔质量、事故处理等，并将取出的土体及时与设计所认定的土质加以对比，若发现有较大的偏差要及时修改土钉的设计参数。

成孔过程中应控制以下四项设计指标：

1）土钉位置的允许偏差为±100 mm；

2）土钉的成孔直径不小于100 mm；

3）孔深宜大于设计孔深100 mm；

4）成孔倾角的允许偏差为±1°。

3.4 安装土钉

插入土钉前应进行清孔检查，将孔内残留或松动的杂土清理干净。要先在土钉钢筋上安装定位支架，以保证钢筋处于孔位中心，注浆后保护层厚度不小于25 mm。土钉置入时，管理人员应现场监督，防止施工人员擅自缩短土钉长度，降低支护工程质量标准。

3.5 注浆

按设计要求，注浆材料采用PO42.5级水泥，水灰比为0.5～0.6，注浆压力为0.4～0.5 MPa。注浆阶段，管理人员应重点检查水泥浆的配比是否符合设计要求。水泥浆的配合比、浆体强度、注浆密实度和施工的顺利进行有着直接影响。若水灰比过小，注浆可注性较差，且容易堵管，影响注浆作业的进行；若水灰比过大，注浆管插入后，浆体易往外流淌，造成孔内注浆不满，直接降低支护工程的质量。注浆时应采用底部注浆方式，注浆导管底部先插入孔底250～500 mm，在注浆同时将导管以匀速缓慢抽出，以防止拔管过快导致孔内浆体脱节。第一次注浆后，对于土钉支护，应进行二次补浆，以确保注浆密实度。为确保土钉全长被足够饱满的浆体所握裹，应确保注浆的饱满度[2]。

3.6 铺设、固定钢筋网

钢筋网可焊接或绑扎而成,网格允许偏差为±10 mm,土钉钢筋网按设计要求采用HPB300级直径为6.5 mm的钢筋，间距250×250 mm，搭接长度不小于300 mm。加强筋采用HRB335级直径为14 mm的钢筋，在钢筋网上与土钉钢筋焊接且井字形交叉布置，土钉端头焊接土钉头。网片与坡面间隙不小于20 mm。

3.7 喷射面层混凝土

喷射混凝土强度C20，平均厚度80 mm。为保证喷射混凝土厚度达到均匀的设计值，可在边壁隔一定距离打入垂直短钢筋作为厚度标志。喷射作业应分段进行,同一分段内喷射顺序应自下而上，一次喷射厚度不宜小于40 mm，且接缝错开。喷射混凝土时，喷头与受喷面应保持垂直，距离宜为0.6～1.0 m,但底部钢筋网搭接长度以内先不喷混凝土，待与下层钢筋网搭接绑扎之后再与下层壁面同时喷射混凝土。混凝土喷射强度可用边长为100 mm的立方体试块进行测定，制作试块时将试模底面紧贴边壁，并喷入混凝土，每批至少留取3组（每组3块）试件。喷射混凝土面层宜插入基坑底部以下20 cm，在基坑顶部也宜设置宽度为1～2 m的喷射混凝土护顶，起到防水和保护支护结构的作用。

混凝土喷射层的厚度，是评价土钉墙支护工程质量的主要指标之一，实际工程中，往往发生因喷层过薄而引起混凝土开裂或剥落现象。

3.8 养护

喷射混凝土终凝2 h后，应喷水养护。养护时间根据气温确定，宜为3～7 h。养护视当地环境条件采用喷水、覆盖浇水或喷涂养护剂等方法。

4 特殊部位的加固处理

在基坑的东南角处,局部有建筑垃圾和砂层。如果超挖，基坑有可能塌方，导致基坑上口护肩部位出现裂缝。设计单位根据现场情况，对垃圾填土范围进一步探明,对该范围的基坑支护进行加固处理。将易塌方处土方进行清理，清理处用砂袋或石子回填，在坡顶处向下打6 m长微型桩，间距750 mm，端部开孔段长2 m，开孔间距500 mm。在裂缝范围内微型桩施打应特别注意质量与安全，且在裂缝对应部位的坡面将土钉改为直径48 mm的钢管,增加注浆量，编网封面注浆。对于垃圾土部位，将上部开挖土体坡率由原来的1∶0.4增大到1∶0.6，并在垃圾土范围内将土钉改为直径48 mm的钢管,击入土层深度为3 m，并加大注浆量，钢管制作同微型桩，开孔段范围为2.5 m。

5 土钉墙支护的排水

排水问题是土钉支护结构最为敏感的问题。不仅要在施工前做好降排水工作，还要充分考虑土钉支护结构工作期间地表水及地下水的处理。基坑四周地表应加以修整并构筑明沟排水，严防地表水向下渗流，可将喷射混凝土面层延伸到基坑周围地表构成喷射混凝土护顶，在土钉平面范围内做防水地面，可防止地表水渗入土钉加固范围的土体中。为了排除积聚在基坑内的渗水和雨水，应在坑底设置排水沟和集水井。排水沟和集水井宜用砖衬砌并用砂浆抹内表面以防止渗漏,基坑中积水应及时排除。

6 土钉墙的质量检验与监测

1）应对土钉的抗拔承载力进行检测，抗拔试验可采用逐级加载法。

2）应对土钉墙的喷射混凝土面层的混凝土强度及厚度进行检测。

3）土钉支护的施工监测应包括基坑边坡顶部水平和竖向位移、基坑周边地表的竖向位移。

7 结语

土钉墙施工成功解决了基坑边坡的强度及稳定性问题，保证了施工的安全。因此在条件允许的情况下，采用土钉墙支护可以大大节省投资。土钉墙施工周期短，与挖土同时进行，很少占用工期。挖土与土钉支护都分层分块施工，充分发挥土体的空间支护作用，使边坡位移和变形及时得到限制。

[1]JGJ120-2012,建筑基坑支护技术规程[S].

[2]建筑施工手册[第四版][M].中国建筑工业出版社.