土钉与预应力锚索复合支护技术体系

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（中铁隧道集团三处有限公司广东深圳518052）

文献标识码：A文章编号：41-1413（2012）01-0000-01

摘 要：介绍了在特殊环境下，无法采用围护桩、连续墙等围护方法进行边坡支护时，而采用土钉与预应力锚索相结合的支护技术, 这种技术特别适合于施工空间狭小的场地。它成功地保证了新建筑物基坑施工的边坡稳定, 同时又保证了紧邻建筑物的安全，而且施工方法比较简单、容易操作，能大大的节约施工时间。

关键词：锚索土钉土钉墙钢铰线

1工程概况

本工程位于成都市晋阳路与万华街交叉口处，新建筑物呈南北向。地下埋深约8 m，长度120m，宽为30 m，建筑面积为3600 m 2。距新建筑物建东侧100 cm处为原建筑物的办公写字楼，楼体为5层，高度为17.5 m ,筑面积为2437 m 2, 基础埋深4.0 m。在基坑开挖、施工阶段必须确保东侧办公楼的安全。鉴于现场作业条件、施工工期和经济因素, 无法采用围护桩和地下连续墙等进行围护支护。经对比分析，最终决定采用土钉与预应力锚索复合支护,以保证基坑边坡稳定和原有建筑物的安全。新旧建筑物的基础位置见图1。

1. 1 地质情况

该地段地质构造主要表现为粘性土层与人工素填土, 地表为人工素填土，下为膨胀性粘土,基底为性粘土与砂砾石土组成的混合层。

1. 2 水文地质

拟建场区浅部土层中的地下水类型为潜水，静止水位埋深为1.9~2.4m，年平均水位埋深离地表面1.5~1.9m，补给来源主要为大气降水及地表水径流侧向补给，以蒸发消耗为主。根据该区域地质资料，承压水主要分布于砂质粉层以及粉砂层中，承压水埋深为3~11m，并呈周期性变化，本工程承压水层距地面埋深为12～15m。

2方案设计

土钉采用Φ18 mm 螺纹钢筋做成, 其水平、垂直间距均为1500 mm , 呈梅花形布置, 土钉孔直径为100 mm。坡面铺设Φ8 mm 钢筋网, 网格为200 mm ×200 mm , 并喷射厚100 mm 的C25 混凝土。三排预应力锚索分别布设在地面下深度1.2 m、3.8 m 处和6.4 m 处, 锚索水平间距为1.5 m , 每排48 根锚索, 上下排成梅花形分布，每根锚索由3×7 Φ5 mm 钢绞线组成。每排锚索采用500 mm× 500 mm的钢筋混凝土作为腰横梁, 锚头垫板采用500mm ×500 mm ×8 mm 的钢板。基坑支护设计见图2。

3施工方法

3.1土钉喷锚施工工艺

采用密集的土钉群与喷射混凝土加固土体构成一个复合的、能自稳的、类似于重力式挡墙的来抵抗墙后传来的土压力和其它作用力，从而使基坑或边坡稳定。本工程采用分层开挖、分层支护的方式, 自上而下进行施工作业。垂直开挖边坡, 各层开挖深度达1.5 m。边坡开挖面必须平整。土钉孔径为100 mm，孔位偏差不大于20 mm。将按设计长度制作的Φ18 mm 螺纹钢筋锚杆放入锚杆孔, 灌注M20 水泥砂浆。在边坡上铺设钢筋网, 用300mmΦ18 mm的井字螺纹钢筋将锚杆头与钢筋网牢固焊接。边坡喷射C25 混凝土, 厚度为100 mm。在喷射混凝土中加入适量速凝剂, 使喷射混凝土快速凝结。锚杆注浆3 天后方可进行下一层开挖。

3. 2锚索施工工艺

3. 2. 1 钻孔：为确保钻孔效率和保证钻孔质量，按锚索设计长度将钻孔所需钻杆摆放整齐，采用潜孔冲击式钻机，当钻杆用完时，孔深也恰好到位。要求钻孔深度要超出锚索设计长度0.5m左右，钻孔结束后,拔出钻杆，复核孔深, 并保护洞口。

3. 2. 2 锚索安装：安装锚索前，要核对锚索编号是否与孔号一致，确认无误后，再以高压风清孔一次，即可着手安装锚索。安装下倾锚索比较简单，直达锚索到位后，停止向下送索，若在安装过程中不畅通，拔出锚索，排除故障后重新送索。

3. 2. 3 锚固法注浆：采用排气注浆发施工。注浆管插至孔底，砂浆由孔底注入，空气由锚索孔排出，锚索孔注浆采用单液注浆机，注浆压力保持在0.3～0.6 MPa。

3. 2. 4 立锚墩：锚墩的作用是把锚具的集中荷载传递到岩面和调整岩面受力方向。为了使锚墩上表面与锚索轴线垂直，预先将一根外径与钻头直径相同的薄壁钢管和垫板正交焊牢，浇筑锚墩前将钢管的另一端插入钻孔即可。

3. 2. 5 锚索的张拉：采用整体分级张拉的程序，每级稳定时间2～3min；若锚索是由多根钢纹线组成，组装长度不会完全相同，为了提高锚索各钢绞线受力的均匀度，采用先单根张拉，3天后再整体补偿张拉的程序。

3. 2. 6 封孔注浆：补偿张拉后，立即进行封孔注浆。注浆管从预留孔插入，直至管口进到锚固段顶面约50cm，孔中的空气经由设在定位止浆环处的排气管排出。

3. 2. 7 外部保护：封孔注浆后，从锚具量起留50mm钢绞线，其余的部分截去，在其外部包覆厚度不小于50mm的水泥砂浆保护层。

3.3现场实测

根据现场施工情况在原建筑物的办公写字楼的邻近设置4个观测点，其中观测A 点最大沉降量为7.5mm ,B 点为5.8 mm , C 点为5.2 mm , D 点为5.6 mm ,沉降变形曲线见图3。边坡水平位移控制在10 mm 内。

4结束语

复合土钉支护继承了土钉支护的优点，弥补了土钉支护的缺点，使得复合土钉支护能够在更为广泛的区域应用。工程实践证明，土钉与预应力锚索的复合支护能够有效地控制基坑的变形，是一种较好的支护结构型式。土钉喷锚支护施工技术, 在我国应用越来越广泛, 其独具的施工空间小、造价低等优点,得到充分利用。单用土钉喷锚支护不足以控制基坑的较大变形, 而如果土钉与预应力锚索的组合, 则可大大提高基坑边坡的稳定性。

参考文献：

［1］国家能源局.《水电水利工程预应力锚索施工规范》.中国电力出版社.

［2］《地基处理和基坑支护在淤泥中的复合应用》.岩石力学与工程学报.

［3］《锚固与注浆技术手册》.中国岩石力学与工程学会锚固与注浆分会.

［4］《深基坑土钉与止水帷幕复合支护技术》.石家庄铁道学院报.2003年第16卷.

［5］蒋树屏.《岩土锚固技术应用》.人民交通出版社.