深基坑土钉墙支护施工技术分析

2023-02-09中交一公局第一工程有限公司北京102200

安徽建筑 2023年1期

杨超（中交一公局第一工程有限公司，北京 102200）

1 引言

随着我国城镇化的快速发展，为解决城镇化人口增加与建设用地资源紧张的矛盾，城市建筑的高度日益增加[1]。为满足高层建筑的要求，建设时需开挖深基坑，深基坑工程具有难度高、工程量大、危险性高及易对周边环境造成影响的特点[2]。由于各个基坑工程的地质条件有所差异，因此，深基坑工程具有较强的工程实践性，给深基坑的开挖及支护施工增加了难度[3]。

深基坑土钉墙支护体系是一种在原位土中植入土钉，以增加原位土的抗剪性能，土钉与原位土形成一个整体后，在基坑坡面铺设钢筋网，再喷射混凝土以达到对基坑边坡保护[4]。土钉墙支护体系因其施工简单，成本低、施工速度快而被广泛应用于深基坑支护。较多学者对深基坑土钉墙支护施工技术进行了研究，李程锦[5]基于某建筑基坑工程，对土钉墙支护施工技术进行了研究，研究结果表明，基坑土钉墙支护体系可在保证项目质量的同时，有效的节约施工工期；张钦喜等[6]提出一种可回收的土钉墙支护结构体系，并依据实际工程的应用，对可回收的土钉墙支护体系进行了受力分析；彭永强[7]基于某实际项目对土钉墙支护深基坑的稳定性影响因素进行了研究，并提出了相应的解决方案；张澜[8]采用有限元分析的方法对深基坑土钉墙支护体系稳定性及安全性进行了参数分析，研究结果表明，土钉墙的粘聚力与边坡稳定成正比；陈富强等[9]对土钉墙主动压力折减系数计算方法进行了研究，提出了粘聚力影响的土钉墙主动土压力折减系数计算方法；韩亚争[10]对土钉墙在基坑中的应用过程及计算方法进行了论述；陈明等[11]对复合土钉墙在软土地基中的施工技术进行了研究，并提出了相应的施工方法；罗远明[12]以广州市某深基坑工程为例，对土钉墙基坑边坡支护体系的受力特性进行研究，研究结果表明，在一定范围内增加土钉长度可有效提高基坑的安全系数，与“下长上短”相比，“上长下短”的土钉布置方式具有较好的受力性能。

综上所述，土钉墙支护体系被广泛应用于建筑基坑中，由于基坑工程的实践性及经验性，本文以包头中朵·上东郡基坑工程为背景，对深基坑土钉墙支护施工技术及施工过程进行论述，以期为类似工程提供参考。

2 工程概况

2.1 场地概况

包头中朵·上东郡项目为高层住宅楼，建设场地位于包头市石拐新区S211道路和德恒路之间，瑶光路以南，巴达嘎尔大街以北，石拐区人民政府西侧，场地地形北高南低，地貌上属山前冲洪积扇后缘，地势较平坦。项目基础形式为筏板基础，基础埋深-4.3m～-4.6m。场地内及周边无活动性断裂带，场地稳定，属抗震有利地段，地基土分布连续、均匀。场地形状为矩形+梯形，南北长边约316m、短边约239m，东西长边约267m、短边约80m，场地标高为1203.59m～1210.82m 之间，最大高差4.5m。基坑支护结构形式为钉墙护坡，安全重要性等级为二级，基坑支护使用期为一年。

2.2 周边环境

①基坑东侧为石拐区人民政府，距离拟建基坑边线约50.00m。

②基坑南侧为在建施工工地，距离拟建基坑上口线约30.00m；南侧某建筑物距离基坑上口约15m；东北侧紧邻德恒路。

③基坑西侧为迎祥路，距离拟建基坑上口线约50.00m～60.00m。

④基坑北侧为亿和嘉园小区，围墙与路之间为市政绿化带，距离拟建基坑上口线约70.00m。

3 施工关键技术

3.1 总体施工流程

结合基坑支护设计及总体部署要求，土方开挖及基坑支护总体施工流程如下。

图1 总体施工流程图

3.2 土钉墙支护方案

基坑坡面挂钢筋网，喷射80mm厚C20混凝土，土钉为钻孔注浆土钉、孔直径120mm，须采用潜孔锤预成孔，注浆料选用为水泥净浆，水和水泥的比例为1∶2，水泥的型号依据设计要求选择，一般使用32.5硅酸盐水泥。土钉孔在注浆时压力应设置为0.8MPa～1.0MPa，土钉倾角为10°。钢筋网布置Φ6.5@200，螺纹钢筋连接及锚筋锚头与横压筋的连接均采用搭接焊搭接长度，单面焊不小于10d，双面焊不小于5d。为使钢筋网片充分嵌入喷射混凝土中，钢筋网片与坡面间应预留一定的缝隙，且混凝上保护层厚度不小于20mm。

3.3 土钉墙护坡施工工艺及施工方法

3.3.1 施工流程

图2为土钉墙护坡施工方法流程图。先进行土钉预埋、注浆、挂网等步骤，然后进行隐蔽验收；对场地进行测量放线完成后进行土方开挖，人工修坡；然后进行孔位的布置，将钢筋网片与土钉连接件进行焊接；进行坡面混凝土喷射，待混凝土强度达到其强度的70%，进行下一层土方的开挖。

图2 土钉墙护坡施工方法流程图

3.3.2 土方开挖

机械分层开挖土方，每层开挖深度不大于1.8m。当土钉墙强度达到70%以后，进行下一层土方开挖。进行土方开挖时，应采用机械开挖与人工开挖相结合的方式，杜绝基坑的超挖和欠挖。在进行边坡机械开挖时，采用测量仪器实时对开挖深度进行监测，在开挖深度距设计剩余100mm～150mm时，采用人工对边坡进行开挖修整至设计深度，可以保证边坡的平整度，另一方面防止机械对边坡的超挖。

3.3.3 孔位布点

根据设计要求定出孔位并作出标记和编号，确保位置正确，防止高低参差不齐和相互交错。采用潜孔锤对土钉墙预成孔，孔径120mm；成孔作业时，按照土钉倾角10°进行施工。成孔过程中遇有障碍物需调整孔位时，应出变更通知。在孔位成孔的过程中，应实时记录成孔钻出土体的特征，并与勘探及设计资料进行对比，当现场成孔施工的土体特征与设计不符时，应立即反馈设计单位，由设计单位及时进行设计方案改进，最大限度避免因勘探误差对土钉墙支护的整体稳定性的影响。

3.3.4 钉锚连接及注浆

钢筋网的横压钢筋与土钉的端部采用焊接的方式连接，为使钢筋网片较好的与土钉连接，且提高经济性，横压加强筋的间距与土钉布置间距相同。为保证土钉墙的整体稳定性，在基坑边坡不稳定的部位应设置斜向加强筋，以最大限度减小土体的变形，避免对周边建筑物的影响。

土钉注浆材料应严格按照设计的水灰比进行制备，为保证注浆材料性能的均匀性，应对注浆材料进行充分的搅拌，且为保证注浆材料的流动性，应遵循“少拌勤拌，随用随拌”的制备原则，并且在拌合的过程中，应保证无杂物进入浆液，注浆作业结束或中途停止时间较长时，应用清水清洗注浆泵及管路。

3.3.5 钢筋网铺设

钉墙面层采用现场扎丝绑扎的规格为Ф6.5@200×200（HPB300）的钢筋网片。钢筋网铺设需满足以下要求：预先调直钢筋；钢筋网根据施工作业面的要求自上而下进行铺设，搭接方式有焊接或绑扎两种，绑扎时搭接长度大于等于30d(d为钢筋直径）；焊接的搭接长度大于等于10d；钢筋网随壁面铺设，避免铺设到基坑侧壁岩土面，应留有400mm空隙；钢筋网铺设在坡面上下段时，其搭接长度应大于300mm；钢筋与锁紧钢筋焊接成一体且压在土钉锁紧装置下；钢筋网在边壁铺设时延伸至地表面至少500mm处；土钉墙面层应深入基坑底面以下100mm。

3.3.6 喷射混凝土施工及注意事项

面层喷射两层总厚度80mm的C20细石混凝土，坡顶喷射宽度不小于500mm的混凝土。混凝土依据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）所规定的混凝配合比拌制，严禁施工过程中使用不合格的混凝土。混凝土喷射气压需要控制在0.8MPa左右，消除气压太大或者太小对混凝土喷射质量的影响。

混凝土的混合料提前搅拌均匀保证颜色一致随拌随用，搅拌后最多放1h；喷头保持在0.6m～1.0m的距离与受喷面垂直操作；喷射方式为从下到上操作；当基坑侧壁面整体性较好时，可以先进行钢筋网铺设，再进行混凝土喷射。反之需要修理出平整的作业面，在钢筋网铺设完毕后立即喷射混凝土，这一操作能较好的稳定壁面，以防松散土塌落。

喷射混凝土应分层分段依次进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，分两次进行。喷射时，喷头应尽量与受喷面垂直，距离宜为0.6m～1.0m，喷射时应控制好水灰比，保持混凝土表面平整、湿润光泽、无干斑及滑移流淌现象，必须等上一级混凝土达到设计强度的70%后，方可开挖下一层土方开挖。

3.3.7 混凝土养护及混凝土检测

喷射混凝土较薄，水分容易蒸发，因此，待最后一层喷射的混凝土终凝2h后，就应开始养护。养护可采用表面洒水、覆盖并保湿和喷养护剂的方法，且养护时间不应少于14天。喷射混凝土强度宜采用钻芯法取样进行单轴抗压强度试验，取样数量按喷射混凝土面积每500m2为一组，每组取样试件不应少于3个。喷射混凝土厚度检测的数量按喷射混凝土面积每200m2不应少于1组，全部监测点的面层厚度平均值不应小于厚度设计值，最小厚度不应小于厚度设计值的80%。

3.4 基坑排水

为确保基坑快速、有效排水，在基坑顶周边设置截水沟、基坑底周边设置排水沟，同时在坑底每100m设置1000mm×1000mm×1000mm集水井，集水井做法同排水沟。排水沟底采用厚度为100mm的C20混凝土浇筑，侧壁采用12cm厚砖砌、砂浆抹面。

3.5 土方开挖施工方法

土方开挖遵循“先整体，再局部”，整体土方开挖从上往下分层分段开挖，以由东到西、由南到北的顺序进行土方作业边挖边支护。土方开挖顺序为先开挖周边基坑支护位置的土方（沿基坑边，宽度为10m），以方便边坡支护作业的同步进行，然后开挖中间部位的土方。同时应根据具体情况适当调整分层开挖深度和开挖长度，最后配合人工清槽底。

3.5.1 土方开挖工艺流程

测量放线→第一层开挖至-1.80m→第一层支护→第二层开挖至-3.10m→第二层支护→第三层开挖至-4.30m→第三层支护→第四层（换填层）开挖至-6.10m→第四层支护→第五层开挖至-7.30m→第五层支护→人工修整至垫层底标高。

3.5.2 场内运输道路

运土车辆出入口设置两个，出入口设置洗车槽和自动洗车设备。场内道路以临时道路为主，连接各楼栋基坑出土。道路临时修建，铺垫砖渣，压路机压实。在出口处留置出入基坑的坡道，坡道长35m，两侧设置护坡。道路两侧搭设高度1.2m的钢管脚手架护栏，钢管刷红白相间漆，间距300mm。栏杆立柱1.5m一道，水平栏杆设置三道，间距0.6m。