复合土钉墙在深基坑中的应用

李向群 周鹏程

吉林建筑大学测绘与勘察工程学院（130118）

复合土钉墙适用于对深度相对较深的基坑进行支护或边坡加固，不宜用于含水丰富的粉细砂层、淤泥质土及一些软弱土层。现如今复合土钉墙已经在工程中得到广泛使用。文章所研究的实例工程位于城区的软弱土层中，通过土钉加水泥搅拌复合的支护方法进行施工，获得了良好的施工效果。

1 工程概况

本工程位于靖江市滨江新城区，毗邻马洲公园和市行政中心。地块南临新洲路，东至同兴路，西至城东大道，北至阳光大道。从建筑功能上可分为高层文化区及商业剧场区。其中高层文化区由图书馆/报社、文化馆、规划馆/博物馆3 栋高层及裙房组成，商业剧场区由支撑大跨桁架层的4 个巨型核心筒及剧场部分组成。

该建筑为高层民用公共建筑，主要建筑结构形式为钢筋混凝土、钢结构。建筑工程总用地面积约112 025 m2，建筑面积约156 580 m2，其中地上建筑面积为 97 990 m2，地下建筑面积为 58 590 m2；地上 18 层（最高），地下 3 层。建筑高度为 69.1 m；基坑开挖面积为9 998 m2，基坑深度为16.4 m。

2 地质条件

根据钻探揭露，场地内岩性为泥质砂岩，结构为泥砂质结构，中厚层构造，泥质胶结。根据室内试验分析，软化系数标准值为0.38，属于软化岩石。受场地附近区域构造影响，岩体节理、裂隙很发育，岩体呈碎裂块状～松散状，钻探揭露泥质砂岩风化程度为全风化、强风化、中风化，描述如下:

第1 层为杂填土:由粉质黏土、碎石和一些建筑垃圾组成，平均厚度为1.78 m。

第2 层为粉质黏土:黄褐色，具有一定的可塑性和压缩性，平均厚度为2.23 m。

第3 层为全风化泥质砂岩:红褐色，结构基本破坏但尚可辨认，岩质极软，岩体风化成坚硬土状，属中～高压缩性土；厚度变化较大，层厚为0.80～3.50 m，平均层厚为2.06 m。

第4 层为强风化泥质砂岩:红褐色，结构大部分破坏，裂隙很发育，泥质胶结，泥砂质结构，岩质极软，厚度变化较大，层厚为0.30～6.70 m，平均层厚为2.57 m；层顶埋深为0.00～9.00 m，平均层顶埋深为2.04 m。

第5 层为中风化泥质砂岩:红褐色，裂隙发育，局部裂隙面含铁质，泥质胶结，泥砂质结构，岩质极软；该层场地均有分布，均未揭穿，平均层厚为3.5 m。

3 复合土钉墙的设计方案

复合土钉墙支护设计按照1∶0.6 放坡，共设置10排锚杆，其中第2 排、第5 排、第8 排为预应力锚杆，采用振动花管工艺，花管采用壁厚为3.25 mm 的φ48 架子管。混凝土面层为 φ6.5@100 mm×100 mm钢筋网片，主筋为HRB335φ20 及一根 φ16 的横压筋。混凝土面层厚度为150 mm，其强度为C25。面层混凝土配合比约为水泥∶砂∶石=1∶1.5∶1.5。

土钉水平间距为1 m，倾斜角为8°；土钉直径为90 mm，面层加强筋为φ12。锚杆水平间距为1 m，倾斜角为 12°；锚孔直径为 140 mm，配筋为 2φ315.2的钢绞线，自由段长4.0 m，外侧固定于槽钢上，锁定力为100 kN。

4 复合土钉墙工艺技术要点研究

4.1 基坑土方开挖及人工修坡

工程中基坑开挖采用机械开挖配合人工开挖的方式。开挖至设计深度后，人工整平边坡，并清理边坡坡面，确保工作面整洁。土方开挖遵循分段分层开挖原则，开挖前设置排水沟和截水沟，防止侧向地下水向基坑内渗透。基坑分段开挖长度为30 m，分层开挖厚度为1 m，严禁超挖。

4.2 混凝土初喷

基坑边坡按1∶0.6 放坡且经人工整平后进行混凝土初喷。本工程中，混凝土砂浆按工程试验确定的配合比设计进行拌和，水泥采用P·Ⅱ42.5R 快硬硅酸盐水泥，初凝时间大于45 min，终凝时间小于6.5 h。细骨料采用连续级配中砂，细度模数为2.6～2.9，含泥量控制在2%以内；粗骨料采用5～10 mm连续级配碎石，针片状颗粒含量小于10%，含泥量小于1%。混凝土材料经进场检验合格，按配合比拌制混凝土砂浆。初喷时，喷头与喷射面保持垂直，自上而下喷洒混凝土，喷射厚度控制在35～45 mm。初喷结束，待混凝土砂浆初凝后，进行喷洒养护管理。

4.3 土钉成孔

经工程测量确定土钉孔位，经测量复核后弹出孔位十字控制线。土钉按水平间距1 m 布设，倾斜角为8°。第一层土钉采用人工开挖成孔方式，局部遇到地下不明障碍物，个别土钉长度仅为3.0 m。对于施工长度小于5.8 m 的土钉，采用两孔之间补打土钉的方式进行加强处理；长度大于5.8 m 的土钉无需补打土钉。

土钉采用一次成孔注浆施工工艺，成孔直径为100 mm。土钉成孔且成孔深度、直径经检查无误后，清除孔内杂物，并在孔内放置Ⅱ级螺纹钢筋。为确保土钉浇筑过程中钢筋主筋不发生移位，采用定位架固定钢筋主筋。

4.4 土钉注浆

本工程中，混凝土砂浆采用P·O 42.5 普通硅酸盐水泥拌制，选用连续级配中、粗砂，骨料含水率控制在5%～7%范围内。为避免影响混凝土黏结性能，本工程采用清水拌制混凝土砂浆。混凝土注浆时，在注浆口设置止浆塞，以确保混凝土砂浆深入孔壁，增强土钉的锚固力。

4.5 锚杆设置

按要求加工制作锚杆。锚杆安装时，杆件按土钉中心点位置安装。为确保锚杆安装质量，在锚杆杆件上安装中架，中架按1.0～1.5 m 间距布设。锚杆自由端套塑料管，并借助铅丝与锚杆绑扎在一起。锚杆安装倾角与土钉倾角一致，放置杆件后一同注浆。要确保锚杆放置后与土钉钻孔中心一致。

4.6 注浆

严格按工程设计要求配制混凝土砂浆，水灰比为1∶0.43。砂浆配制后及时注浆，防止混凝土砂浆凝结影响注浆质量。注浆时，借助注浆泵和花管将砂浆灌注至孔底，直至排气管不再排气时，停止注浆并稳压3～5 min。注浆过程中，密切关注注浆压力，如出现压力快速上升问题，应加强对花管进行堵塞检查。注浆完成后缓慢拔出花管，避免带出钢筋。注浆完成后，清洗外露钢筋并落实保护措施。

4.7 绑扎钢筋网

本工程中，挂网网片规格为φ6.5@100 mm×100 mm 钢筋网片；主筋为 HRB335φ20，并采用一根φ16的横压筋加固。为确保钢筋网片绑扎牢固，钢筋网绑扎采用搭接方式，搭接长度不小于35 d，以“梅花型”方式绑扎。钢筋网绑扎完成后锚固主筋和横压筋。钢筋网锚固牢固后，报监理工程师进行隐藏工程验收，验收合格后喷射面层混凝土。

4.8 喷射面层混凝土

面层混凝土喷射方法与初喷混凝土方法相同。混凝土喷射前，应对初喷混凝土固结情况和钢筋网绑扎情况进行检查，如果有松动情况要采取补喷、加固措施。面层混凝土喷射厚度为50 mm，喷射时应确保混凝土覆盖钢筋网，形成钢筋网保护层。面层混凝土喷洒完成后要加强养护管理工作。

5 基坑工程支护施工监测

本工程复合土钉施工完成后，对基坑沉降、变形进行了监测。根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120—2012）规定的报警值，以基坑水平位移大于30 mm 作为警戒值，根据业主提供的测量基准点，每3 d 监测一次基坑位移情况。现场共计布设监测点40个，详细记录各监测点位移数据。经监测数据跟踪与监控，各监测点累计位移、沉降值均小于20 mm，符合技术规范和工程设计要求，表明本工程基坑支护方案合理、支护质量良好，达到预期施工技术目标。

6 结语

实践表明，本工程复合土钉墙的设计方案是安全、经济、合理的。

复合土钉墙在深基坑中的应用，能够在保证安全的前提下，既节约了资源，又减少了污染，值得深入研究。在施工中应加强施工管理，及时发现危险源，确保工程质量安全。