土钉与锚杆联合支护的设计和施工

土钉与锚杆联合支护的设计和施工

摘要：在城市地区进行深基坑开挖支护是土木工程中最为复杂的技术领域之一，它不仅要保证基坑施工过程中的土体稳定，而且要严格限制周边的地层位移以确保环境安全。土钉墙支护是近年发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新的挡土技术，由于土钉支护具有施工速度快、用料省、造价低的优点，故其已在深基坑支护中得到了广泛的应用。但由于土钉墙支护的变形量较大，在基坑四周往往有裂缝出现，对周围环境造成一定伤害。为了解决这个问题，笔者把锚杆技术应用到土钉墙支护之中，对土钉墙与锚杆联合支护的模式进行了一定的尝试。以下以某一工程为例讲述这种支护模式的设计和施工情况。

关键词：锚杆支护现场施工

1 工程概况

该工程位于北京大学校园内，拟建建筑为24层框架结构塔楼，附设4层结构裙楼，24层塔楼基坑深度为地面以下11.3m，裙楼基坑深度为地面以下7.88m。场地地层主要有人工填土、第四纪冲洪积成因

的粘性土、粉土等组成，依上而下为：

(1) 人工堆积层（厚约2.0m）

(2) 砂质粉土、粘质粉土层（厚约2.0m）

(3) 粉质粘土、重粉质粘土层（厚约1.0m）

(4) 粉质粘土、粘质粉土层（厚约5.0m）

(5) 砂质粉土、粉砂层（厚约2.0m）

(6) 粘质粉土、砂质粉土层（厚约5.0m）

2 工程设计

本工程由主楼和裙楼组成，并要求在基坑四周保留一个循环车道。基坑支护设计采用了土钉墙和桩锚相结合的方案。裙楼全部采用常规土钉墙施工方案；在主楼的西南角设置16根护坡桩，其余地方采用土钉与预应力锚杆相结合的设计方案。

(1) 降水方案：采用大口径管井和砂井相结合的降水方案。

主楼井深26.0 m，井距为9.00 m。自渗砂井孔深24.0 m，孔距为

3.00 m。

裙楼井深16.0 m，井距为9.00 m。自渗砂井深14.0 m，井距为3.00 m。

(2) 基坑支护设计方案

a) 桩锚设计方案

桩顶位于地表处,桩径：φ600，桩长：16.00 m，桩中心间距：1.2 m。主筋：7Φ25＋6Φ22，采用Ⅱ级热轧钢筋，通长不均匀配筋。

加强箍筋：Φ14＠2000；螺旋箍筋：Φ6＠200。桩身使用C25砼，钢筋保护层厚度50mm。

锚杆位置：地面下4.50 m；

锚杆布置按“两桩一锚”，即锚杆间距2.4 m；

锚杆体自由段长度为：5.0 m；

锚杆锚固段长度为：17.0 m；

锚杆总长度为：22.00 m。

锚杆体选用d15普通松弛钢绞线，配置3 d15钢绞线；钢绞线抗拉强度标准值：fptk≥1570N/mm2。

桩顶设置圈梁，圈梁为600×400，配主筋为6φ22，在距西南角西侧和南侧各3m处设置600×400斜梁，斜梁配筋为12φ22。砼强度为C25。

b) 主楼土钉墙设计方案

基坑按1:0.1放坡。

第一排土钉在地面以下1.50的位置。

第一排土钉水平间距为1.2m，其余各排土钉水平间距为1.5m，土钉垂直间距为1.5m，土钉倾角15°，土钉主筋为Φ22。

第二、三排采用预应力锚杆，第二排预应力锚杆的锁定荷载为60KN。第三排预应力锚杆的锁定荷载为100KN。

面层加强钢筋为Φ14，土钉成孔直径不小于100mm，面层混凝土厚度不小于100 mm，土钉（锚杆）的具体长度如下：

第1排土钉长9.00 m 第2排锚杆长12.00 m 第3排锚杆长12.00 m 第4排土钉长9.00 m 第5排土钉长7.00 m

第6排土钉长6.00 m

第7排土钉长6.00 m。

c) 裙楼土钉墙设计方案

基坑按1:0.1放坡。

第一排土钉在地面以下1.50的位置。

第一、二排土钉水平间距为1.2m，其余各排土钉水平间距为1.5m，

土钉垂直间距为1.5m，土钉倾角15°，土钉主筋为Φ22。土钉的具体长度如下：

第1排土钉长8.00 m

第2排土钉长8.00 m

第3排土钉长7.00 m

第4排土钉长6.00 m

第5排土钉长5.00 m。

3 工程施工

(1) 降水

a) 主楼的降水井较深，已经进入了卵石层，而裙楼的降水较浅，没有进入卵石层。降水井点施工完成以后，经过抽降，发现主楼降水井的自渗效果较好，即使在不抽水的情况下，其水位也稳定在地面以下16 m左右。而裙楼的降水井几乎没有自渗作用，接电抽水以后，经过几分种水泵即断流，说明降水井的补给供不上水泵的流量；但停泵以后，经过一段时间降水井的水位又回升上来了。

b) 经过开挖检验，发现基槽底部没有滞水，说明降水效果良好。但在土钉锚杆施工过程中，主要是第三排锚杆和第四排土钉施工时，随

着土钉深度的增加，土钉施工过程中所带出的土体由潮至湿、到最后成为稀泥，有的孔在土钉锚杆施工以后，有水从孔中流出，有的孔出水太大甚至无法注入水泥浆。在土钉墙施工完成以后，仍有5-6个锚杆孔流水，有的孔中的水流还带有压力，一会儿水量大，一会儿水量小，怎样会出现这种情况，经分析认为主要是由于土体的不均匀性、土体中存在裂隙所引起的，土钉锚杆施工时遇到了地下渗水途径很可能引起这种情况。

(2) 支护施工

a) 由于锚杆较长（22 m），其长度超过了降水的有效范围，在锚杆施工过程中，当锚杆长度超过9 m以后即有稀泥流出。为了保证施工质量，确保锚杆的锁定荷载，为此采取了一定措施：对设计方案作了适当修改，由原来的两桩一锚改为一桩一锚，把锚杆的锁定荷载相应降低；确保从孔底注浆，注浆时用清水把泥浆从孔底顶出，并把孔壁泥浆破坏，然后从孔底注入素水泥浆；在素水泥浆中加入适量膨胀剂，以充分破坏孔壁泥浆，确保施工锚杆能满足张拉锁定荷载的要求。