锚管式土钉墙支护技术在卵石层基坑中的应用

陈于川

（福建七建集团有限公司，福建 漳州 363000）

0 引言

土钉墙支护具有施工速度快、 造价低和工艺成熟等优点，被广泛应用于基坑支护工程中。 常规的土钉墙需向支护土体打入一定长度的钢筋形成土钉， 在基坑侧壁上绑扎钢筋网并与打入土体的钢筋进行连接，喷射混凝土形成混凝土面板，可有效保护土钉和土体不受外界环境影响， 土钉与混凝土面板共同受力， 形成柔性变形能力较强的支护结构。 但土钉墙支护受土体性质影响较大，当岩土层较为软弱时， 土体无法提供抵抗滑移和倾覆的能力，土钉就无法发挥原有的功能，在这种情况下，锚管式土钉墙应运而生，在土体中打入带有倒挂角钢的钢花管， 通过注入水泥浆后形成类似普通锚杆的锚管，其具有一定的抗拔力，注浆过程使水泥浆与周边土层渗透充分并锚固形成一个整体，倒挂角钢能增加粘结摩阻力，将基坑变形产生的应力传递到土体深处，取得良好支护效果。

1 工程概况

华安县第二实验幼儿园迁建工程位于华安县华丰镇平湖南路西侧，总建筑面积为5 511 m2，其中教学综合楼为地上3 层，地下1 层。 基坑北面为空地，南面为平湖西路，东面为华安县委员会宣传部，西面为田王市场，周边环境复杂，该工程基坑支护方式采用锚管式土钉墙支护技术。

2 锚管式土钉墙支护工作机理

锚管通过专用设备植入土层中， 将水泥浆高压注入锚管使周边土体的缝隙充满水泥浆，从而使锚管与周围土体形成共同受力的复合型结构，当基坑边坡受到外力作用时产生的应力由土钉和锚管传递给土体，复合型结构在应力作用下产生一定的塑性变形，变形产生的应力值低于复合型结构的破坏极限值，确保基坑边坡的安全性。 锚管的作用主要为类似加筋，在土体中插入注满水泥浆的钢管，周边土体通过水泥浆的作用与锚管紧密连接，使土体的强度得到加强，抵御外力的能力得到提升。

3 锚管式土钉墙支护施工技术

3.1 构建质量控制体系

为做好基坑支护施工质量控制工作，该工程构建以项目经理为主，以总工和管理人员为辅的矩阵质量控制体系， 根据各自岗位职责签署责任状，根据公司规章制度建立相应的质量优劣奖罚机制，将基坑支护质量目标细分到每个人身上，从而对个人的职责进行明确。根据施工图纸和工程特点编制基坑支护质量控制手册，针对基坑支护常见的质量缺陷制定相应的质量控制应对措施。要求施工人员应全程动态对基坑支护施工质量进行巡视与检查，加强原材料的质量管控。 采取全面质量管理方法，对关键工序进行重点检查，做好隐蔽工程验收，并以图像或录像形式进行保存，以便后续溯源。 严格按照施工方案组织施工，原材料质量检查和分项工程质量验收等均按照规定进行报验，保证施工程序符合相关规范规定，确保基坑支护施工质量符合设计及施工规范要求。

3.2 基坑排水

在基坑顶面四周约0.5 m 位置设置宽度为0.3 m的截水沟，将降雨和地表水拦截在截水沟处，从而防止地表水流入基坑内。在基坑内沿着边坡底四周设置排水沟，将坑内的明水引流到集水坑内，再集中采用泥浆泵将明水抽出基坑外， 防止基坑泡水。由于该工程地下水位埋深相对较浅，基坑土方开挖时会遇到地下水渗出等现象，因此，应采取妥当的降水措施。 根据类似项目的经验和工程实际情况，采用管井降水技术，共布置6 口降水井，钻孔直径为450 mm，钻至全风化粉砂岩层，深度为16 m，管井钻孔后应投入1.5 m 高的碎石滤层，滤水管选用直径为219 mm 的无缝钢管，钢管上按照设计要求钻孔，采用2 层40 目的尼龙滤网将钻孔包裹住，防止泥沙堵住孔眼。

3.3 土方开挖

按照基坑的轴线布置情况，测放出基坑支护边线，为了更好地保证基坑土方开挖过程的轴线准确性，将坐标控制点引测到基坑边上牢固的构筑物上或者可靠的控制点布置位置，控制点引测后应及时复核精度。边坡放坡坡度为1∶1，土方开挖分层厚度为2 m，采取分段分层开挖的施工方法，分段长度为6 m，跳槽开挖，应挖至锚管作业面以下0.5 m，挖出的土方应立即装车外运，为保证基坑安全，基坑顶面2 m 范围内不得堆放土方。 边坡的修整采用机械结合人工的方法，边坡精平后即可进行锚管植入施工。 待锚管土钉墙施工完成后，锚管的抗拔强度满足80%的设计值时方能开始下一层土方的开挖，防止发生基坑坍塌事故。

3.4 锚管土钉墙施工

鉴于锚管所处的卵石层的硬度较大， 锚管植入设备选用冲击锚杆机，设备的型号为QC-150 型，该设备冲击力较大， 能有效穿透卵石。 锚管的规格为Φ48 mm×3.5 mm， 锚头的规格为Φ108 mm×4.5 mm，锚管的布置间距为2 m， 锚头为圆锥形扩大头，锚头与锚管之间采用钢筋进行焊接加固。 在锚管上梅花形间距0.5 m 设置1 个孔径为8 mm 的出浆孔，以便水泥浆能渗透入周边的土体。 在锚管上焊接长度为40 mm，规格为L25 mm×3 mm 的倒挂角钢，如图1 所示，使锚管与周围土体的摩擦力增大，从而提高抗拔力。 锚管植入到设计深度后采用清水进行清孔，注浆采用水泥浆，注浆量和注浆压力应符合设计要求，注浆方法为孔口密封注浆，待孔口溢出新鲜的水泥浆排气管无气体排出且注浆压力达到0.4 MPa 时应保持住压力继续注浆3～5 min 后即可停止注浆作业。 锚管注浆验收合格后即可在基坑边坡上铺设钢筋网， 按照间距为200 mm 双向安装直径为8 mm 的钢筋， 钢筋网的重叠长度≥300 mm，钢筋网加强筋采用2 根直径为16 mm 的钢筋通长设置，钢筋网应铺设至基坑顶面截水沟边上。

图1 锚管大样

3.5 喷射混凝土

基坑边坡钢筋网上应按照设计要求喷射强度为C30 的细石混凝土，专用喷头距离喷射面为0.6～1.0 m，喷头应与喷射面相互垂直，喷射顺序由下而上，喷射压力≥0.15 MPa,分层喷射厚度≤40 mm，细石混凝土喷射应均匀。待细石混凝土凝固后应安排专人进行浇水养护，要求养护时间≥7 d。为了将边坡支护面内的地下水排出，防止支护面压力过大出现隆起现象，应在支护面上梅花形设置泄水管，泄水管的规格为Φ50 mm×1 100 mm，材质为塑料管，设置间距为3 000 mm。 泄水管上按照间距50 mm 设置1个孔径为6 mm 的泄水孔， 采用2 层20 目尼龙滤网包裹住泄水管， 泄水管插入土体深度为1 m， 与支护面的倾角为10 °。

4 结语

该工程基坑支护方式为锚管式土钉墙支护，由于地下水位埋深较浅，根据实际情况选用管井降水方案，土方开挖选用分段分层开挖方法，采用冲击锚杆机以解决锚管在卵石层难以植入的难题，锚管植入后按照规定进行清孔和注浆，接着挂设钢筋网和喷射细石混凝土，严格按照设计及施工规范要求施工，基坑监测结果均未达到预警值，基坑安全可靠，施工效果显著。