复合土钉墙支护技术在软土地区深基坑支护施工中的应用研究

张海龙

（东风鸿远工程咨询有限公司，湖北 襄阳）

引言

对于软土地区深基坑而言，提高其整体稳定性的重要途径之一就是应用土钉墙支护技术[1]。但单一的土钉在整体稳定性和控制基坑边坡变形上有所不足。因此，本文提出采用复合土钉来控制基坑变形，即土钉+预应力锚杆+喷射混凝土钢筋面层组合结构，锚杆的预应力使基坑土体潜在的可能滑动受到挤压作用，有效地控制基坑变形，强化对复合土钉墙施工的重视程度已经成为了一种必然的发展趋势[2]。为此，本文提出复合土钉墙支护技术在软土地区深基坑支护施工中的应用研究，并以实际的施工项目为基础，通过对比测试的方式，分析验证了复合土钉墙支护技术在提高基坑稳定性和控制变形方面的作用效果。

1 软土地区深基坑支护施工中复合土钉墙支护技术设计

1.1 软土地区深基坑设计

对于软土地区深基坑而言，由于基坑自身的强度较低，直接导致在开挖过程中，边坡的变形和位移发展速度较快。在此基础上，对复合土钉墙技术进行分析可以发现，其主要是指通过一定的方法[3]，利用锚杆的预应力使基坑土体潜在的可能滑动受到挤压作用，增加边坡的稳定性和有效控制边坡的变形。在完成基坑施工后，还需要在坡面上铺设钢筋网片结构[4]，并利用混凝土对坡面表面进行喷涂加固处理，以此最大限度增加钢筋网片结构与土坡之间的接触面积[5]，土钉和锚杆通过槽钢腰梁与坡面结构连接，形成一个整体，起到加固基坑的目的。结合上述的分析可以看出，利用复合土钉墙对基坑进行加固处理时，主要是通过土钉、预应力锚杆和面层钢筋共同作用来进行的[6]，这就意味着，结合实际情况，对具体的施工方式进行优化改进直接关系到软土地区深基坑的支护施工效果[7]。

具体设计思路如下：（1） 土钉：采用机械成孔，立面设计为梅花形布置，设计孔径φ120 mm，杆体采用φ20mmHRB400 型螺纹钢，锚孔倾角15°，注浆材料采用水泥浆，其结石强度不低于30 MPa。水平间距为1 000 mm，竖向间距为2 000 mm。（2） 预应力锚杆：水平间距为1 500 mm，竖向间距为2 000 mm，杆体采用预应力钢绞线2Фs15.2(1*7-1860 级)，可采用同等级钢筋等截面代换，锚孔倾角15°，注浆材料采用水泥浆，其结石强度不低于30 MPa。锚孔直径150 mm。预应力值50～100 KN。预应力锚杆和土钉在竖向向交错布置。（3） 土钉面层：面层钢筋网采用φ8@200×200 mm，喷砼厚度100 mm，设计强度C20。在土钉和锚杆与锚杆连接部位设置18a 槽钢连接。

1.2 土钉墙施工

本文设置多排钻孔按照错位的方式排布，具体的形式如图1 所示。

图1 多排钻孔排布方式

按照图1 所示的方式，采用一排土钉，一排锚杆的呈梅花形布置的方式，提高土钉墙的整体支护效果。除此之外，对于钻孔深度、大小以及间距的控制也是决定最终土钉墙支护效果的关键因素。在此过程中，本文充分考虑了软土地区深基坑的地质条件以及支护需求，结合实际情况进行了差异化设置，具体的设置标准如图2 所示。具体施工要求如下：

图2 剖面图

（1） 土钉、预应力锚杆应按层数分层设置，喷射混凝土面层、开挖基坑，每层不得超挖，严禁一挖到底。

（2） 土方开挖应自上而下分段分层进行，每层不得超挖。土钉施工顺序：开挖至第一层土钉（锚杆）下0.5 m-修整坡面、并喷射第一层砼40 mm 厚-进行土钉施工-铺设钢筋网、焊接接头-喷第二层砼60 mm-养护3～7 天后、按上述施工顺序进行第二层土钉（锚杆）施工。

（3） 喷射混凝土（水泥砂浆）采用逆作法，分级施工；喷射前应清除开挖面的浮土，压风清扫坡面；喷射作业应分段分片依次进行，喷射顺序应自下而上；分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行；若终凝1 小时后再射时，应先用风水清洗喷层表面；钢筋网应在坡面喷射一层混凝土后铺设，钢筋与壁面的空隙宜为30 mm；分2～3 次喷射。

（4） 对坡面的保护必须及时进行，尽可能减少暴露时间。

（5） 对阳角处土钉，为避免两个方向土钉（锚杆）冲突，采用交错施工，可适当调整一个方向的土钉水平角度和垂直角度，垂直角度范围在5～20°。

（6） 当钢筋需要连接时，宜采用搭接焊、帮条焊连接；焊接应采用双面焊，双面焊的搭接长度不小于

主筋的5 倍，焊缝高度不应小于主筋直径的0.3 倍。剖面图如图2 所示。

按照上述所示方式，即可实现在软土地区深基坑支护施工中合理应用复合土钉墙支护技术，确保其支护作用能够得到充分发挥，保障软土地区深基坑的稳定性和控制变形。

2 应用测试

2.1 工程概况

在测试复合土钉墙支护技术在软土地区深基坑支护中的应用效果时，以某中软场地土地环境为基础，开展了测试分析，其中，建筑场地的类别为Ⅱ类，基坑侧壁范围内分布的土层为淤泥质土。在此基础上，对基坑的基本情况进行分析，相关数据参数如表1 所示。

表1 测试基坑基本情况统计

结合表2，分别从土体成因、结构、物理力学性质的角度对开挖基坑的地质构成情况进行分析，得到的数据信息如表2 所示。

表2 开挖基坑地质构成情况统计

结合表2 所示的深基坑地质构成情况，分别采用本文设计的支护技术以及文献[5]和文献[6]设计的支护技术开展实际应用测试，通过统计基坑的变形情况，对具体的支护效果加以分析，并对本文设计支护技术的实际应用价值作出客观的评价与判定。

2.2 测试结果与分析

在对三种支护技术的实际应用效果进行分析时，本文统计了基坑水平和竖向的最大位移情况，得到的数据结果如图3 所示。

图3 基坑最大位移情况统计

结合图3 所示的信息对三种不同支护技术的应用效果进行分析可以发现，基坑在水平方向上的位移和竖向上的位移情况表现出了较为明显的差异。其中，文献[5]技术下基坑在水平方向上的位移处于较高水平，达到了30.4 mm，文献[6]技术下基坑在竖直方向上的位移相对较高，达到了14.75 mm。相比之下，本文的设计的支护技术应用效果最好，对应基坑在水平方向上的最大位移仅为20.08 mm，分别低于文献[5]技术10.32 mm 和文献[6]技术5.59 mm；竖直方向上，基坑的最大位移也仅为11.42 mm，分别低于文献[5]技术0.9 mm 和文献[6]技术3.33 mm。结合上述的测试结果以及分析可以得出结论，本文设计的复合土钉墙支护技术可以有效保障软土地区深基坑的稳定性，具有良好的设计应用效果。

结束语

为了最大限度保障软土地区深基坑的稳定性和控制基坑变形，采取有效的支护措施是极为必要的。本文提出复合土钉墙支护技术在软土地区深基坑支护施工中的应用研究，即土钉+预应力锚杆+喷射混凝土钢筋面层组合结构，锚杆的预应力使基坑土体潜在的可能滑动受到挤压作用，有效地控制基坑变形和提高基坑的整体稳定性。借助本文设计的复合土钉墙支护技术，希望能够为相关软土地区深基坑支护施工的开展提供一定的参考价值。