复合土钉墙支护技术应用

张明辉

（山西一建集团有限公司 山西太原 030006）

1 前言

根据危险性较大的分部分项工程实施管理办法的规定，深度超过5m的基坑土方开挖、支护、降水工程属于超过一定规模的危险较大的分部分项工程范围，施工难度因实际情况而异。我单位在山西太原市高新开发区承接了一项工程，基础最深开挖约6.5m，地下水位在地表5.1～5.5m以下，周围场地环境复杂，其中场地东侧为一栋四层办公楼及一栋地上六层、地下一层的办公楼。场地西、北、南三侧均为市政主干道路，东侧为住宅小区，拟建建筑物边线距道路及建筑物红线在4～6m之间，基槽坑口距离道路及建筑物红线为2～4m之间。场地西侧北段距基坑边1.1m处有一趟南北向市政自来水管网（总长11m）。施工作业涵盖基槽开挖、降水、支护等施工内容。

2 施工难点

场地周边临近街道及旁边建筑物近，施工基坑除了基坑侧壁的施工安全，还需对临近建筑物及周边道路的施工加强监测，保证施工安全。另外，现场水位位于基底标高以上1.5m，施工时需要考虑降水。本工程基坑开挖面积虽然只有4000m2，但基坑开挖存在的影响因素较多。编制合理、经济、适用、安全的施工方案，通过动态的过程管理指导施工。

3 施工方法

（1）基坑支护设计：基坑上部4m采用1：0.2放坡，下部采用直径500mm、长度8m的水泥土搅拌桩；从自然地坪开始往下6m范围内分别设置两道9m长的土钉、15m长的预应力锚索和一道长度为6m的钢管作为土钉；预应力锚索采用1860级钢绞线，孔径150mm，水平间距1.5m，入射角15°，施加预应力100kN。面层采用100mm厚C20细石混凝土喷面防护（内置φ6.5@200钢筋网片）。

（2）基坑开挖方法：基坑四周整体考虑采用水泥土搅拌桩和土钉墙支护相结合的施工方法。施工按照止水帷幕施工→土方开挖至止水帷幕顶端（4.0m）→第一步土钉墙支护→降水作业→开挖第二步→土钉墙支护→基坑坑底桩头处理。

图1

4 施工操作要点

4.1 水泥土搅拌桩施工方法（用做止水帷幕）

水泥土搅拌桩（止水帷幕桩）一般采用32.5MPa矿硅酸盐水泥，水泥搅拌配合比：水灰比0.6～0.7、水泥掺量15%、每米掺灰量60kg、高效减水剂0.5%。水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。操作时，首先进行桩机定位，桩机在指定桩位对中，调平底盘，保证桩基主轴垂直；第二进行预搅钻进，钻开土体，当遇到土质较硬或下沉缓慢时可适量冲水；第三进行浆液配制，待桩机下沉到一定深度时，按设计配比要求进行投料，拌制水泥浆，应在送浆前不停搅拌；第四为提升注浆搅拌，待搅拌机下沉到设计深度，启动浆液泵将水泥浆注入，然后边注浆，边搅拌提升，提升速度用慢速档约0.8m/min；第五为重复下沉，桩机提至设计桩顶标高时，关闭灰浆泵，重复下沉搅拌，使浆液与土体搅拌均匀，下沉速度约为1.5m/min；第六重复喷浆提升：待下沉至设计深度时，开启灰浆泵，将余浆注入土层中，并且边搅拌边喷浆，提升直至地面，提升速度约为1m/min；最后一步冲洗灰浆泵和输浆管系统，并清除钻头粘附的软土。移至新桩位，重复以上工艺。

4.2 土钉墙施工

土测量放线定位→设备就位→钻孔→土钉钢筋制作→土钉钢筋安装→注浆→钢筋网绑扎→喷射混凝土→养护。

①确定土钉的位置依照设计图纸进一步定位，找到并且准确的标明孔位；②采用人工成孔或者机械成孔的方法按照设计的要求孔深倾角进一步进行凿孔；③再根据设定的土钉直径还有长度，进行加工达到合格的杆体，钉体钢筋多采用HRB400钢筋，长度为支护图纸确认长度，安装时要间隔1.5～2.0m，主要为了保证土钉在孔中心的位置，焊接支架，完成后将土钉体安放置于孔内。

注浆用水泥浆拌制采用42.5普通硅酸盐水泥，充盈系数大于1，水灰比为0.5，注浆压力为0.65～1.0MPa。为了保证孔壁和土钉两者之间被水泥浆充满，应该由里向外注的进行注浆，使得注浆管插入孔内，当水泥浆从孔口溢出后，停止注浆；注满后保持压力3～5min并再次间隙补浆。注浆开始或中途停止超过30min时，应用水或稀水泥浆润滑注浆泵及其管路。注浆完成后，在坡面上绑扎双向钢筋网，向上翻边压顶宽度为1.0m，网筋之间用22号扎丝间隔绑扎，网筋绑扎要牢靠。喷射混凝土面层使用的混凝土强度等级不低于C20，配合比经试验室配比试验确定，厚度一般≥100mm。喷射混凝土时应自下而上分段分区方式进行，喷射区段间的接合部和结构的接缝处力求平展，不得存在漏喷部位。

4.3 预应力锚索施工

施工顺序按照钻孔→安放拉杆→灌浆→养护→安装锚头→张拉锚固和挖土进行。

操作时，采用套管跟进工艺，隔孔跳打形式，钻孔直径≥150mm，钻孔容许水平偏差不大于50mm，垂直偏差不大于100mm，角度偏差0.5。第二步安放拉杆，采用2根钢绞线。自由端先用黄油涂满，再用PVC管加套，在每组锚索外再用波纹塑管加套并与自由端末端捆扎结实保证自由端钢筋在预加应力时自由拉伸。第三步进行注浆，采用P.O42.5级水泥净浆，水灰比为0.45～0.50，注浆管最末端到孔底距离不宜大于180mm。施工过程中，浆液应始终把注浆管埋裹。溢出口出现水泥浆时停止注浆；在发现注浆后浆液面有下降时，应进行补浆。腰梁采用16a槽钢进行布置。第四步，土层锚杆灌注养护，进行预应力张拉时，锚固体强度大于15MPa并不小于设计强度的75%，且已经在支护结构上安装围檩。张拉所用设备与预应力结构相同，预应力值一般为设计锚固力的70～80%。

图2 锚索外锚固端大样图

4.4 降水管井

降水井选用300mm无砂混凝土滤水井管，井管外采用厚度≥100mm的滤料，井管均应设置井底封闭，并考虑井底沉砂管长度。

管井施工按照测量定位→埋设护筒→钻机就位→钻孔→吊放井管→四周填毛砂滤料→洗井的顺序进行。

首先进行测量定位，定井时要错开建筑物的台、梁及承重墙位置。降水井钻孔可用汽车钻或冲击钻，要保证井壁垂直，垂直度＜1.5%，以能够顺利下入井管，井径不小于600mm，以保证有足够的环形空间。然后进行吊放井管，下井管前孔内泥浆要充分稀释，下井管时要小心谨慎，不能碰伤井管，对破坏井管及时更换，绝对不能入孔。井管下方完成后四周填毛砂滤料，填料时要用铁锹沿井管四周缓慢填入，填至地面为止，不能整车倒入，防止滤料搭桥堵塞，保证环形空间内全部填满滤料。填完滤料后要及时下泵抽水洗井，直至将井内泥浆抽清方可停止。待降水作业完成后，对降水井作封井处理。井口装置为：用铁皮卷成铁筒，筒外焊止水环，将铁筒、止水环与混凝土底板浇注到一起。铁筒顶高出建筑物底板10mm，铁筒底与管井井管相连。降水结束后，井管内填入碎石捣实，铁筒内填C20混凝土，井口用铁板焊死。

5 变形监测

基坑变形监测，应由建设单位委托具有基坑监测资质的第三方进行，监测单位编审监测方案，报监理审批后实施，确保基坑安全。施工单位根据基坑变形规范要求，自行监测基坑变形。

（1）土方开挖及基坑使用期间应对基坑及周边环境进行变形监测。根据监测要求和相关技术规范制定详细监测方案，并报审。

（2）基坑开挖及地下室施工期间，对维护结构及周围环境全面检测，做到信息化施工，监测内容至少包括以下内容：

①坡顶水平位移、沉降；

②坡顶地表竖向位移；

③坑外地表沉降、道路裂缝、活动房周围变形。

（3）基坑监测报警值

表1 基础检测报警值

（4）监测频率依据方案，并根据施工情况随时做出调整，在监测值的日变化量较大、达到报警值或遇到不良天气等时，应加密观测，做好监测和相关特征状态记录，并会同有关人员分析安全状态。

（5）基坑施工前应对周边建筑物的现状做好调查及取证工作，以免产生纠纷；周边建筑物的报警值应结合建筑物的裂缝观测确定，并应考虑建筑物原有变形与基坑开挖造成的附加变形的叠加。

（6）监测数据必须做到及时、准确和完整，发现异常现象，加强监测；监测数据未达到报警值期间，应向设计单位及监理单位每周提交一次书面监测结果（包括每天的监测数据及周报），监测材料上应注明对应的施工工况及工况平面分布图等施工信息，便于相关各方分析监测结果所反映的情况。

（7）监测数据如达到或超过报警值应及时通知有关各方，以期尽快采出有效措施保证本工程进展顺利。

（8）除了仪器测量外，监测单位还应每天派专人对基坑内部和周边环境进行巡视、检查，发现异常情况应及时上报。

（9）监测日报24h内必须送达在建各方。

6 结束语

深基坑已是一种常见基坑形式，我们需要从开挖、支护方式、基坑的暴露时间等细节上做好前期策划工作，确保工程优质、高速、安全、低耗，做到科学组织、精心安排，才能圆满的完成施工任务。