基坑土钉墙支护变形控制及应急处置案例探析

黄望来 王咸东 侯国伟

摘要：本文通过一个采用复合土钉墙支护方案的基坑工程变形加固的典型案例，结合作者多年的设计施工经验，总结了一些基坑土钉墙支护变形控制、应急处置要点。

Abstract： Through a typical case of deformation reinforcement of foundation pit engineering using composite soil nail wall support， this article summarizes some key points of deformation control and emergency treatment of foundation pit soil nail wall support by combining with the author's years of design and construction experience.

关键词：基坑;土钉墙支护;变形控制;应急处置

Key words： foundation pit;soil nail wall support;deformation control;emergency treatment

中图分类号：TU753                                       文献标识码：A                                  文章編号：1006-4311（2020）28-0126-03

0  引言

随着城市建设的发展，地下室基坑开挖越来越多，基坑支护形式也多种多样。如果安全等级为二、三级的基坑，12m以内降水的非软土基坑，采用单一土钉墙或复合土钉墙支护方案的较常见，15m以内降水的非软土基坑，可采用预应力锚杆复合土钉墙支护方案[1]。土钉墙支护方案虽然工期较短，造价较低，但由于受设计与施工的诸多因素影响，经常会出现较大的变形，甚至整体滑塌，给参建各方及社会带来不良的影响。技术要不断创新，古老技术只能作为历史，而典型案例的价值是永恒的，永远值得岩土工程师借鉴、研究和思考[2]。

1  工程概况

位于昆明市彩云北路某基坑工程北部设置1F地下室，南部设置2F地下室。基坑开挖深度8.4m，基坑安全等级一级，根据昆明地区经验可采用复合土钉墙支护方案[3]，2-2剖面临彩云北路受红线影响锚杆长度最大9.0m。主体结构基础形式为桩承台基础，桩基础采用长螺旋引孔静压预应力管桩。基坑支护施工前在地面标高施工，施工完经历春节，土体恢复时间较长。

2  地质水文条件

勘察期间在完成钻孔的钻探深度范围内均见到地下水，地下水稳定水位（混合水位）在地面下2.80～3.60m之间，水位高程介于1887.86～1888.43m之间，水位变幅介于0.50～1.00m之间。根据含水介质的不同及地下水的赋存形式和水动力条件的差异，将区内地下水划分为上层滞水及孔隙性潜水两种类型。

孔隙性潜水主要赋存于第四系冲湖积相粉土、粉砂、圆砾层中，是场地中上部主要含水层和透水层，富水性中等，因其上部的②粉质黏土属相对隔水层，故该层地下水微具承压性。

3  方案比选

①备选方案一：采用双排悬臂桩支护方案（详见图1），本方案安全可靠，工期较短，满足昆明市建设主管部门相关文件要求，即基坑支护一般情况下使用锚杆（索）不得超出项目建设用发红线垂直投影范围[4]。但造价较高，占地较宽，未选择采用。②备选方案二：采用复合土钉墙支护方案（土钉墙+深搅水泥土桩加芯+预应力钢管锚杆;与靠建筑物的4-4剖面一致，详见图2）。本方案安全可靠，实际施工过程中4-4剖面已安全开挖到底，但预应力锚杆超出用地红线，不能通过审图。③施工图方案。采用复合土钉墙支护方案（土钉墙+深搅水泥土桩加芯，详见图3），由于受场地限制，未增加钢管预应力锚杆，且锚杆长度不能超过9m。本方案经济适用，但变形控制能力较差。

4  变形加固

基坑开挖至最后一层锚杆时，由于坑顶集水井漏水与坡脚泡水未及时抽排，筏板基础承台局部超挖60cm，出现变形过大，坡顶水平位移15cm，坡顶竖向沉降20cm;平台与上阶坡脚有拉裂缝，有整体滑塌风险。此时土方开挖已达设计标高，锚杆已施工完，锚杆注浆时出现险情。应急及加固设计方案如下：

①反压回填（详见图4）。应急反应迅速，及时利用坑底土方回填至坡脚，保证土体变形平衡稳定及后续加固施工安全，避免边坡滑塌事故发生。由于场地狭窄不具备坑顶卸载与坑外拉锚施工控制变形的施工条件，调动挖掘机与渣土车就近挖土运土坡脚反压是直接有效的变形控制措施。

②增设钢管预应力锚索（见图5）。设计施工加固思路：变被动支护为主动支护，变单一土钉的柔性支护为复合土钉墙支护（深搅水泥土桩加芯+钢管预应力锚索）的半刚性支护。复合土钉墙支护体现土钉墙支护快速的特点。分层分段开挖支护，第一时间封闭，锚杆洗孔注浆，松动开裂土体注浆修复，充分发挥土钉墙支护利用自身承载力的优势。腰梁施工后，主动施加预应力，控制基坑边壁的进一步变形。

5  变形控制及应急处置要点

5.1 設计方面

①地质水文条件包括历史地形地貌，决定边坡开挖土体自稳时间与空间（长度、高度）。关注不利土层如松散填土、软土、松散砂土与膨胀土等。掌握地质分析知识，才能更好的实施或发现问题及时调整方案。②由主体设计单位提供详细的基坑开挖图，确定开挖深度、范围，尤其是坑中坑与坑边坑的加深处理。③基坑周边环境：建（构）筑物与地下、地下管线分布情况。突出重点保护对象，破坏影响大小，确定荷载大小及分布。④设计方案考虑主要因素。因时制宜、因地制宜，视工程要求不同而酌情处置，掌握概念和综合判断[5]。如结合以上地质水文条件、基坑开挖图与基坑周边环境，综合质量、安全、工期与成本等要求。主要考虑有无放坡、放坡坡度及开挖边线控制;有无预支护措施，保证开挖工况土体有足够自稳能力;有无预应力，控制土体变形发展。⑤其他注意事项。小节点、大作用，注意细部构造的设计与加强。监测的重要性及及时性，特别注意危险工况和危险部位的监控。重视巡视检查，发现渗漏与开裂立即采取措施。

5.2施工方面

①施工工艺技术：1）施工工艺流程与关键点控制，施工人员技术技能培训。2）预支护措施（如深搅水泥土桩、竖向微型桩）养护强度。3）锚杆制作加工，开孔、倒刺与扩大头。4）锚杆击入及遇障碍处理，成孔孔径大小控制，洗孔、清孔、注浆扩散形成锚固体，同时加固土体，注浆养护。5）锚杆自身连接（加工场双面焊，现场单面焊），锚杆头与挂网喷射砼面层连接;钢管预应力锚索的细部连接、自由段处理、锚固段隔离与穿混凝土腰梁。6）及时施加预应力，有效控制土体变形。

②土方开挖的方式、长度、高度、坡度与暴露时间，需要重点关注协调;气候天气影响，尤其是雨雪等不利天气;人员、材料与设备与工作面是否匹配，是否能当日完成封闭，控制土体应力释放时间，有效利用土体的自稳能力;必须当天开挖、当天施工锚杆、当天喷射砼面层封闭。

③地表水及地下管线渗漏水，变形-开裂-渗漏-变形发展-开裂加大-渗漏加大……避免形成恶性循环;

④施工荷载，如堆载、车载、砖砌围墙或高大围档，必要时拆除高大厚重围墙、围档，更换为轻质围挡;

⑤施工开挖线确定，放坡坡率、放台宽度大小。符合设计放坡放台要求，是维持土体稳定的重要因素。

⑥工程桩施工顺序及影响。尤其是静压管桩挤土效应与钻孔灌注桩引起砂土的坑内外流动。

5.3应急处置要点

①开挖坑顶土方或搬迁坑边重物卸载，减少变形，促进稳定。②回填土方或其他重物压脚，保持土体变形稳定以及加固施工过程安全。③上部打桩拉锚，下部施打锁脚锚杆，阻止土体下滑趋势。④增加预应力锚杆（索）或竖向微型桩等预支护措施。⑤钻孔或击入钢花管注浆加固，增加土体的自身强度。⑥排水、泄水与引流，保持或减小土体自然含水率;防止土体泡水软化引起基坑支护变形过大现象。⑦抢时间，反应迅速，争取土体自稳时间;防止局部小变形恶化为整体滑移大变形。

参考文献：

[1]JGJ120-2012，建筑基坑支护技术规程[S].

[2]顾宝和著.岩土工程典型案例述评.

[3]GB50739-2011，复合土钉墙基坑支护技术规范[S].

[4]昆明市住房和城乡建设局关于基坑工程中限制使用锚杆（索）的通知（昆建通【2011】363号）.

作者简介：黄望来（1973-），男，湖南醴陵人，本科，现任昆明军龙岩土工程有限公司咨询总监，注册一级建造师与注册一级造价师，主要从事工程项目技术与造价管理。