复合土钉墙支护技术应用

复合土钉墙支护技术应用

发表时间：2019-03-22T13:52:08.000Z 来源：《防护工程》2018年第34期作者：李钢1 秦泗海2 [导读] 提出采用复合土钉墙支护技术进行基坑支护并给出了相关的设计计算方法。

1.山东省地质矿产勘查开发局机关综合服务中心济南 250013；

2.山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队济南 250013 摘要：本文分析了复合土钉墙的作用机理，结合具体的工程实例，提出采用复合土钉墙支护技术进行基坑支护并给出了相关的设计计算方法。

关键词：复合土钉；基坑支护

1 引言

土钉支护作为一种经济可靠、快速简便的挡土技术，已在深基坑开挖施工中得到越来越多的应用，但单一的土钉支护技术不能用于淤泥质土，砂土等不良土层及对变形控制严格的情况，所以近年来又发展了土钉与搅拌桩、微型桩等支护相结合的复合型土钉墙支护形式。 2复合土钉墙支护机理

复合土钉墙支护就是将土钉支护技术与其他支护形式联合使用，在保证支护体系安全稳定的同时满足某种特殊工程需要的土钉支护技术。

常用的复合土钉支护有三种基本形式：十钉与预应力锚杆结合、土钉与微型钢管桩结合、土钉与搅拌桩（止水帷幕）联合应用。本文就预应力复合土钉做一些简要的机理分析。

土钉与预应力锚杆联合应用时，与其各自单独使用时有着不同的受力机制，土钉是被动受力，预应力锚杆是主动受力。两者协同工作的机理非常复杂，目前对其受力情况的认识还不十分清楚，大多只能作一些定性的分析。据对部分工程研究，本人认为：（1）基坑开挖初期阶段，当开挖超过土体临界高度，需要在土体中植入土钉，但当其高度不大时，此时土体中植入的土钉实际受力与锚杆并没有多大差别，随着开挖深度的增大，土体边坡潜在滑移面不断向土体内部发展，直至土钉长度在潜在滑移面之内，土钉不再起到锚杆的作用，在此之前及时植入预应力锚杆，将能极大提高已开挖土体的整体稳定性，当基坑全部开挖且土钉、锚杆全部植入完毕，土

钉长度全部在潜在最危险滑移面之内，预应力锚杆锚固在潜在最危险滑移面之外的稳定土层中，通过施加预应力锚杆提高用以提高土体抗拉承载力，锚固段将拉应力荷载向远离滑移面以外稳定土体中传递，减少土体变形，有效保障土钉支护墙体的稳定。（2）锚杆施加的预应力使边坡土体潜在的可能滑动部分受到一定的挤压作用，尤其在基坑开挖的前期更为明显，这就使得被加固土体力学指标较原有土体为高，同时预应力锚杆在下步土体开挖前已经施加了预应力，通过锚头装置、钢垫板（或腰梁）和混凝土面层将预应力传递给边坡土体，限制因下步边坡土体开挖应力释放而产生的土体变形。（3）预应力复合土钉支护中，与土钉相比，土钉靠整体性来加固基坑，即使单根土钉抗拔力达不到设计要求，对工程的影响也不会不大，而预应力锚杆则是主要受力构件，如果其抗拔力不能满足设计要求，则直接影响工程的安全，因此预应力锚杆的设计尤为重要。

3 复合土钉支护设计方法

本文结合具体的工程实例来谈复合土钉支护设计方法。 3．1工程概况

该工程项目是位于济南市的某商务大厦。基坑平面布置见图1所示。

图1 基坑平面及监测点布置图

依据岩土工程勘察报告，场地地形基本平坦，在基坑开挖影响范围内场地地层主要分布如下：①层杂填土；②层黄土；③层粉质粘土；④层粘土；⑤层粘土混碎石；⑥层中风化灰岩。

表1 场区各土层物理力学性质指标表

3.2 基坑支护方案选择

根据工程地质特征，结合场地周边环境、施工用地，基坑开挖深度和同类场地土已建工程的实际经验，综合分析，本场地无条件采用自然放坡的方式进行开挖，也不宜采用桩墙式支护结构进行支护，经综合分析比较，从经济、安全、合理的角度出发，本工程基坑采用土钉及预应力锚杆支护，对于大部份开挖深度在4～6m之间在基坑边坡，采用土钉方法支护，局部因地形变化至使开挖深度较大的采用土钉与及预应力锚杆组成的复合土钉支护技术。

3.3 基坑支护设计

限于篇幅，本文仅对其中的A断面进行探讨。

本土钉采用注浆钉，总高度为12m，土钉支护设计所需的参数满足：L/H=0.5-1.0，DL/A=0.15-0.2；d2/A=（0.1-0.25）×104，故可由此确定：L=8.Om，D=l l 0mm，A=Sh×SV=1.5×1.5=2.25m2，d=28mm。土钉与水平面的倾角可取为1Oo。按照《建筑基坑支护技术规程（JGJl20-99）》和《建筑基坑支护技术规程（DBll／489-2007）》严格计算，根据不同部位的基坑深度，A剖面复合土钉墙设计如图2所示。

图2 A剖面复合土钉墙布置图

3.4抗倾覆验算

计算预应力复合土钉墙外部稳定性时，墙体取定的宽度为

，取5m进行计算，则土钉墙自重、地面堆载产生的抗倾覆力矩：

考虑到x=1，土钉长度只有8m，因此不考虑土钉作用，只考虑锚杆对土体的稳定作用，即有：

针对其他x值，都可计算相应值，由计算可知，皆满足安全要求。

3.7 施工流程

每层每段土方开挖以后，首先修坡，然后：

（1）喷射混凝土强度等级为C20，水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥，喷射第一层混凝土厚度取4～5cm。喷射混凝土采用干喷法，在喷头加入水，水量控制以最小回弹率为准，施工中可根据坑壁土层土质、含水量及土方开挖速度，添加2～5％在速凝剂。喷射砼终凝后2小时，采取连续喷水养护5～7天；

（2）用风枪将焊接管送至设计深度，孔深误差50mm，孔位误差小于100mm：

（3）制作安装土钉。第1排采用击入焊接管，施工时钢管时端封闭，在管壁上沿长度方向每隔0.5m转动90度设2个相对注浆眼，注浆眼从离坑壁1.0m处开始设置直至管底；

（4）注浆。钢管内注浆材料采用水泥浆，水灰比为1：O.4～O.5，土钉注浆材料采用1（水泥）：0.4（砂）：0.5（水）水泥砂浆。注浆材料做到搅拌均匀，随拌随用，一次拌料在初凝前用完。土钉注浆采用从孔口向孔底压浆，孔内放置排气管。钢管注浆不设排气管，注浆前对钢管内杂物进行清除，确保注浆压力不小于0.5MPa，充盈系数大于1．1。采用二次压力注浆后张预应力锚杆，锚固体直径D127，锚杆长度15000mm，张拉后固定在腰梁上，张拉力200kN；

（5）绑扎钢盘网。钢筋网为@200、@200双向排列，钢筋的搭接长度为300mm，上下施工段之间以及水平通长加强筋（16）的搭接采用焊接；

（6）锚杆头采用216短段钢筋压于水平通长加强筋之上，与土钉钢管上下侧焊接。

（7）喷射第二层混凝土至设计厚度。

4 总结

本工程采用预应力锚杆复合土钉墙进行支护，有效地控制了基坑变形，取得了较好的经济和技术价值。

参考文献：

[1]余志成，施文华．深基坑支护设计与施工．北京：中国建筑工业出版社，1997，57-58

[2]孙铁成，张明聚，杨茜.深基坑复合土钉支护稳定性分析方法及其应用田，工程力学.2005（3）：126 -133