浅谈护坡桩及土钉墙在工程中的应用

李晋友

身份证号：132423198008180012

【摘 要】在目前的土建工程边坡防护工程施工中，为保证边坡的稳定性，常采用支护方式，护坡桩及土钉墙复合方式就是其中一种。本文介绍了护坡桩及土钉墙技术的原理，并以实际工程为例探讨了其应用技术要点。

【关键词】搅拌桩；土钉墙；喷射混凝土

一、护坡桩及土钉墙技术

护坡桩与土钉墙组合支护结构是复合土钉墙支护技术的一种，可应用于复杂的地质情况、较深的基坑、基坑较接近周围建筑物、地下水位高、附加荷载大、单一土钉墙支护形式无法满足工程安全要求的复杂基坑工程中。当土钉支护的基坑工程存在软弱土夹层、软弱下卧层等不良土层时，基坑土钉支护的设计和施工难以满足基坑安全所需的抗滑稳定性要求，单纯靠增加土钉或锚杆长度和数量对基坑稳定性的提高作用已不明显时，往往需要采取其它工程措施，以提高边坡土体的抗剪能力，维护基坑安全，如搅拌桩（或粉喷桩）、灌注桩及各种微型桩等超前支护的抗剪作用可以使基坑工程的安全稳定性满足設计和施工要求。桩与土钉墙组合支护由前置桩支护和土钉墙支护结构共同构成。在基坑边壁土压力作用下，桩和土钉墙作为一个整体结构共同抵抗荷载和变形。对桩支护部分而言，土钉加固部分的底部与下层土体接触，在水平土压力作用下，在土钉结构与土体间可被动地产生较大的水平摩阻力，从而有效地减小主动区土压力作用，基坑底以下被动区土体对桩体产生的被动土压力，显著地提高复合支护结构的抗水平滑移和抗倾覆稳定性，缩短桩体在土中的嵌固深度，土钉支护底部，由于桩体抗剪强度较高，使复合土钉支护结构内部和整体稳定性更易于满足要求。

二、护坡桩及土钉墙在工程中的应用

（一）工程概况

某项目拟建工程地面上共16栋建筑物，分别为4栋21层住宅楼，1栋17层住宅楼，3栋23层住宅楼，5栋18层住宅楼，3栋30层住宅楼场地内另设地下1层车库。该工程总建筑面积203504.85m2。本工程±0.000相当于绝对标高+36.200，基坑周边场地标高以-1.000m计，基坑开挖前，应将场地标高整平至设计标高，地库坑底标高-5.600～-5.900m，主楼坑底标高-4.150～-4.650m。基坑挖深3.55～5.3m。工程北侧为A路，西侧50m范围现为施工H地块，南侧50范围为临时办公及宿舍活动板房，东侧B路，原场地为拆迁区，现场东北角有部分厂房尚未拆除；B-12#、B-16#楼处于现B路上，暂不具备施工条件。根据设计方提供的市政管网图，场区内，及场区周边50m范围内无既有的地下管线。3.3本工程地势较平坦，现已拆迁为空地，地面绝对高程在34.19～37.12m之间，受拆迁建筑垃圾堆填影响，地势有一定起伏。场地地貌单元属冲洪积平原，地貌形态单一。

（二）施工方案

综合考虑该工程的特点如下：（1）基坑规模大：本基坑面积达30000m2，属深、大基坑，施工周期较长，时空效应显著；（2）土层条件一般：基坑开挖影响深度范围内粉土层厚，粉土层透水性大，降水是本工程的关键；（3）周边环境条件：基坑北侧为道路，西侧为建筑，距离基坑边线较远，但需要考虑降水对建筑、道路沉降的影响。分析后决定采用支护形式如下：基坑采用二级放坡开挖，坡面做挂网喷浆处理。基坑北侧邻近道路及西侧邻近建筑区域采用双轴深搅桩止水。基坑内采用管井降水，基坑坡顶设置截排水沟，拦截地表水流入基坑。

（三）土钉墙施工工艺

1.机械成孔、修坡。

挖土机开挖后在图纸设计的部位进行机械钻孔，成孔完毕立即对围护桩面层要进行人工修整，保证土面层比较平整，平整度为±200mm。

2.制作锚管。

制作锚管的材料为焊接钢管，外径D=48mm，壁厚t=3.0mm，扩大钢管为外径D=89mm，壁厚t=3.0mm。锚管在锚固段（非锚固段为1.0m～1.5m左右）开两排注浆小孔，呈对称错位布置，小孔直径8～10mm，小孔位置间距约300mm。

3.挖土。

分层分段跳挖土方，每层开挖深度为锚管以下30cm～50cm，每一层每段开挖长度不超过24m，第二层不超过12m，挖到淤泥层时不超过6m。绝对不能超长超深开挖，上层强度达到设计强度的70%，方可开挖下一层。上下层开挖间隔时间一定要保证2天以上。开挖作业面后应立即进行支护，最后一层锚管施工完后应立即施工地下室垫层，并进行基坑封底。

4.编制钢筋网。

按照设计要求，将ф6.5钢筋拉直，钢筋网片按照设计间距绑扎。土钉成孔后，端部用ф16螺纹联系筋，面部用ф14螺纹联系筋交叉编编制、井字加强筋焊接压在钢筋网上，使钢筋网片、土钉连成整体。土钉与井字加强筋、联系筋之间均焊接联接，焊缝长度符合规范要求。钢筋网编扎搭接长度及相临搭接接头错开长度符合规范要求，在不能满足规范要求的，必须用电焊焊接牢固。

5.土钉注浆。

注浆前用自来水将孔内的虚土清洗干净，注浆开始或中途停止超过30min时用水或稀水泥浆润滑后注浆管及管路。注浆时间一般在喷射砼面层完成24小时后进行，这样可以防止浆液从面层渗出而达不到注浆压力。注浆时，注浆管插入孔底500mm处，锚管端用注浆布扎牢止浆、排气，然后逐段注浆，第一层以注浆量控制为主，其余各层以压力量控制为主。注浆一般采用纯水泥浆，水灰比0.4～0.5，灰砂比2，加3‰速凝剂，水泥采用32.5Mpa普通硅酸盐水泥。注浆采用分段式注，注浆压力控制在0.4～0.8Mpa（一般第一排锚管为0.4Mpa，第二排锚管为0.4～0.6Mpa，其下锚管为0.5～0.8Mpa），注浆量不小于35kg/m。

6.喷射混凝土

面层80mm厚，面层混凝土强度等级为C20，3天强度等级不低于10MP，干法喷射时，水泥与沙石的质量比宜为1：4-1：4.5，水灰比宜为0.4-0.45，喷射作业应与挖土协调，分段进行，同一段内喷射顺序应自下而上。喷射混凝土施工缝结合面应清除浮浆层和松散石屑。喷射混凝土施工24h后，喷水养护。养护时间不少于7天，气温低于5度时，不得喷水养护。

（四）护坡桩施工工艺

放线用测量仪器准确定轴线和桩位位置。搅拌桩施工过程中，确定桩底、桩顶标高，施工时比桩顶高30～50cm。采用深层搅拌桩层搅拌桩机三次下沉切土，二次提升搅拌喷浆成桩的施工工艺方法。施工技术要求：

1.水泥土搅拌桩：钻孔直径700mm，孔中心距为500mm，桩身采用PO42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺量为16%，水灰比采用0.5～0.55。水泥土搅拌桩养护期不得少于28天，无侧限抗压强度qu>0.8Mpa时方可开挖基坑。具体施工要求按施工图纸进行。

2.桩体垂直度偏差不得大于0.5%L，桩位偏差不得大于50mm。

3.双轴搅拌桩为坑内土体加固，一幅桩的搭接为20cm。

4.采用两次注浆三次搅拌工艺：首先搅拌头下沉搅拌至设计深度，然后提喷浆升至设计标高，重复以上工序。搅拌头平均下沉及提升速度不得大于0.5m/min，速度必须均匀，每根桩的注浆量必须足够。

5.水泥土搅拌桩应连续施工，不可长时间中断，桩组之间搭接时间不得大于24小时，如超过24小时，须采取措施对其施工冷缝进行处理（增加一根桩），搭接桩水泥的掺量为18%，在接逢外补桩及作出明显标记。

6.水泥浆制备后应在2小时内用完，并防止水泥浆发生离析，拌浆桶和拌浆池内均设置搅拌装置。水泥要有质量保证单，并应取样复试合格后方可使用，不同品种、标号、生产厂家的水泥不能混用于同一根桩内。

7.应设专人对每根桩的水泥掺量、搅拌情况和施工情况做详细的记录。

参考文献：

[1]党东生. 高边坡复合土钉墙施工方案改进性研究[J]. 山西建筑， 2017， 43（5）.

[2]徐海峰. 土钉墙支护技术在公路深基坑施工中的应用[J]. 黑龙江交通科技， 2017（1）：35-36.