浅谈复合土钉墙在深基坑支护中的应用

浅谈复合土钉墙在深基坑支护中的应用

摘要：土钉墙是近30年发展起来的深基坑支护技术，文章以结合实例为基准，对复合式土钉墙在深基坑支护中的应用加以探讨。

关键词：支护结构；施工程序；土钉注浆

0引言

复合土钉墙技术突破了传统土钉墙的限制，使该技术在岩土工程多种领域得到了广泛应用。但该技术自产生以来，业内对其一直未形成统一的认识，在支护结构加固机理、受力变形的数值模拟、设计计算方法、现场监测、施工质量控制管理等方面的研究也一直存在不足，但国家建设部于2011年9月16日发布、并于2012年5月1日实施的《复合土钉墙基坑支护技术规范》（GB50739-2011）对复合土钉墙从专业定义、分类、勘察、设计、施工与检测、监测等各方面都作了明确规定，相信有了该规范的约束和指导，对于复合土钉墙的研究将进一步的深入，而复合土钉墙的应用也将在更加广泛的同时也更加规范。

1工程概况

某工程场地原始地貌单元为冲沟洼地，后经人工回填、平整成现状。该工程下设一层地下室，地下室面积约2000m2，基坑开挖深度5～7ｍ。拟建地下室西侧长度约100mm，边线距离用地红线约8m，红线外约10m为一宽约40m的溪流（溪内常水位均高于坑底，且流量较大），红线与溪流间为现状空地。另经收集资料及现场调查，西侧场地内及其周边无地下管线和地面高架线分布。该西侧在基坑开挖范围内分布的主要土层自上而下依次为①素填土：回填时间1～2年，杂色，总体呈松散状，稍湿～很湿，主要由粘性土混少量碎石组成，透水性弱～中等；②冲洪积粉质粘土：灰白、灰黄，可塑～硬塑，很湿，主要由粉、粘性含少量石英中、粗砂组成，透水性弱或为相对隔水层。西侧场地内的地下水主要为赋存和运移于填土中的潜水，主要接受西侧溪流中地表水的侧向补给以及大气降水的垂直入渗。

2支护结构设计要求

2.1 支护钢筋混凝土灌注桩及冠梁

1) 支护桩采用钢筋混凝土灌注桩，机械成孔，桩长13.5 m，桩径800 mm，桩间距为1.5 m，桩身混凝土强度等级C30，主筋保护层厚度50 mm。

2) 冠梁截面尺寸900 mm × 500 mm，混凝土等级C30，主筋保护层厚度35 mm。

3) 灌注桩间打入1 000 mm 长直径14 的钢筋，水平向、竖向间距各为2 000 mm，并挂钢丝网片，钢丝网网格尺寸为50 mm ×50 mm，喷射C20 混凝土。

2.2 土钉墙

1) 土钉。

土钉采用机械和人工洛阳铲成孔，成孔孔径不小于100 mm，土钉入射角度15°，钢筋每隔2 000 mm 设置一个对中支架，土钉采用Φ22 钢筋。土钉浆

体采用纯水泥浆，水泥采用32.5 矿渣水泥，水灰比0.5～0.6，注浆水泥量严格按设计要求不得小于每米20 kg，注浆压力0.4 MPa～0.6 MPa。

2) 钢筋混凝土面层。

钢筋网为双向Φ6.5@200，外压Φ14 钢筋。保护层厚度不小于30 mm，Φ14 钢筋应与土钉焊接。喷射作业应分段进行，一次喷射厚度不小于40 mm，喷射混凝土强度等级为C20，厚度为80 mm。

3) 所用钢筋接头都要按受力钢筋焊接，网片点焊或绑扎成形。钢筋采用HPB235 及HRB335。

3施工方案

施工程序: 施工准备→定位放线→降水→基坑土方开挖→基坑支护工程→基坑验收。

3.1 土钉墙支护施工

1) 施工顺序。

由东向西，分层施工，基坑开挖以每个断面土钉间距为厚度进行，逐层向下开挖，每开挖一层相应完成钢筋土钉的施工和面层混凝土的喷射工作，直至土钉墙施工完成。根据现场土质，采用先喷后锚。

土钉墙施工工艺流程见图1。

图1 土钉墙的施工工艺流程图

3) 土钉制作、成孔。

成孔作业前，按设计位置确定孔位。孔位呈15°俯角，孔径不小于100，成孔深度符合设计要求。土钉均采用HRB335Ф22 螺纹钢筋，在施工现场按设计长度截断或焊接。土钉每隔2 m 焊接一组Φ6.5 钢筋制作的对中支架，土钉钢筋端部做L 形土钉帽与钢筋网片及混凝土面层连接。在基坑开挖至要求深度后设置土钉，土钉间距为1.5 m。土钉安装完成后，再固定好钢筋网片（如图2）。

图2 土钉与面层连接大样

4) 土钉注浆。

注浆采用BW150 型注浆机进行。注浆压力控制在0.4 MPa，使浆液充满孔内并适度扩散到周围土体中，注浆材料选用P.O32.5 水泥，水灰比为0.4～0.5，浆液应搅拌均匀，注浆充盈系数不小于1.1，随拌随用。浆液在初凝前用完。注浆过程中边注浆边拔注浆管，并要求始终将注浆管头置于水泥浆液中。

5) 喷射混凝土。

本工程采用干喷法。采用12 m3 的空压机喷射装置用干浇工艺进行喷射。喷射混凝土的配合比为水泥∶砂∶碎石= 1∶2∶2，水泥采用P.O32.5 级水泥，喷射作业前，做好基层清理。在进行喷混凝土作业时，空压机风量应大于9 m3 /min，气压控制在0.3 MPa左右，喷头水压大于0.15 MPa，喷射间距控制在1 m 左右，并和墙面尽量保持垂直，以保证喷射强度。开喷前先通风再给料给水，终凝前先停水停料，再停风。喷射混凝土从开挖层底部逐渐向上进行，接缝部分做成45°角。喷射第二层混凝土前，应去除第一层混凝土松散、松动的部分。面层喷射混凝土终凝2 h 后喷水养护不少于3 d。喷射混凝土强度按GB 50204-2002 混凝土结构工程施工质量验收规范中对混凝土强度检查的规定，并根据喷射混凝土的特点，取同材料、同配合比、同喷射工艺的混凝土作为一个验收批，并要求每一个工作班内，每50 m3 或小于50 m3 工程量制取一组强度检验试块，每组试块不得少于3 块。

在施工时设置非工作钉进行抗拔试验，面层混凝土按规范要求进行抗压强度试验。

3.2 灌注桩施工

工艺流程: 钻机就位→钻孔→注泥浆→排渣→清孔→吊放钢筋笼→二次清底→插入混凝土导管→浇筑混凝土→拔出导管。

1) 支护桩定位放线。

在钻孔灌注桩开始施工前，根据设计提供的坐标及高程控制点对桩定位放