论述桩 第9期

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[摘要]本文从建筑工程地勘察情况入手，详细阐述了土钉墙支护技术在高层建筑基坑工程的技术设计方案，并结合设计参数，详细介绍其施工技术及质量控制要点，对其位移监测方式和结果进行了具体评析。

[关键词]高层建筑；基坑工程；土钉墙支护；位移监测

近年来随着我国经济建设和城市建设的快速发展，高层建筑和地下工程的大量兴建,深基坑支护设计与施工问题越来越突出，大量深基坑工程的出现，促进了设计计算理论的提高和施工工艺的发展，对基坑工程进行正确的设计和施工，对加快工程进度和保护周围环境能发挥重要作用。

目前深基坑支护采用的方法主要为土钉墙和护坡桩两大类。土钉墙支护最大特点就是经济造价低，施工方便，因此在边坡位移无特殊要求的地方广泛采用。护坡桩支护最大优点是控制位移能力强，但投入大，成本高，施工复杂。本文介绍一种综合的支护方法：微型钢管桩和预应力锚杆构成的复合土钉墙支护。其施工便利，造价介于护坡桩与土钉墙之间，对控制边坡位移变形、增强整体稳定性、保证边坡开挖过程中不发生局部坍塌等具有很好的作用，该法大大提高了边坡的安全稳定性。特别是对填土厚度大、放坡坡度小、周边有建筑物或地下管线等的边坡支护，具有常规土钉墙和护坡桩无法相比的优势。

一、工程概况

某高层商住楼，主楼为28层，裙楼为3层，长约70.5m，宽约38.8m，总高度96.4m，框剪结构，筏板基础。基础埋置深度-11.5 m。带二层半地下室。基坑设计开挖深度7.3～11.4m。开挖过程中采用土钉支护方案，基坑周围有建筑物及地下管线。

二、工程地质情况

本基坑地质条件相差较大，地面高差悬殊，拟建场地中部有一陡坎，南高北低，高差约3.5m，地层自上而下依次分布为：①杂填土层：厚度差异较大，呈东厚四薄状，在0.70～5.5m之间。②黄土状粉土层：厚度0.55～7.0m，局部区域缺失。③卵石层：埋深4.1～8.2m，勘察厚度7.2～25.6m。

三、设计与试验

1.土钉墙支护设计。土钉拉杆为25～32mm螺纹钢,加强筋为16mm螺纹钢,网筋为8mm圆钢,钢管为48mm和108mm两种。

2.桩-锚支护设计。基坑西侧南段处,基坑开挖线距该宿舍楼天然基础仅有2.0m,为了有效地控制该处边坡的水平位移和竖向沉降,设计时采用了桩锚支护方案。人工挖孔桩外径1300mm,内径1000mm,平均桩长16.0m,第一排预应力锚索在-3.25m处,钢绞线为2×75,长23.0m,设计拉力250kN,施加预应力120kN,第二排锚索在-6.15m处,钢绞线为3×75,长28.0m,设计拉力350kN,施加预应力200kN。在挖孔桩北段深-2.3m处,设计8根锚索以增加横向刚度,控制边坡中部的水平位移,钢绞线为3×75,长28.0m,设计拉力400kN,施加预应力300kN。

3.现场试验。本工程中,我们共进行了8根复合土钉基本试验和6根预应力锚索验收试验,通过试验,取得数据范围,确定安全系数,对原设计进行调整,检验实际效果。

3.1单根复合土钉试验。复合土钉的承载力不仅取决于复合土钉与土体的接触面积和土体的抗剪强度,它和钻孔面的粗糙程度、灌浆压力、埋设条件等很多因素有关,确切的值应通过现场试验来取得,单根复合土钉的基本试验在人工填土层中进行,多含建筑垃圾、松散、饱水。复合土钉倾角15°左右,水平间距1.0m。洛阳铲人工成孔,压力灌注纯水泥浆,喷射40cm宽、20cm高的腰梁,采用30cm×30cm×2cm的钢板垫块,用千斤顶张拉。

3.2预应力锚索试验。是否做锚索试验,往往是锚索支护工程成败的关键,在桩锚支护的38根预应力锚索中,共做了6根验收试验,锚索间距1.3m。地质钻机械成孔,高压灌注纯水泥浆,腰梁为2[25C,垫块为40cm×40cm×2cm钢板,用千斤顶张拉。预应力锚索试验结果见表2,结果表明,预应力锚索极限抗拔力均高于设计拉力。

四、施工与监测

1.施工技术要求

1.1开挖、修坡。土钉墙施工随工作面开挖分层施工，开挖高度按照土钉的设计高度1.5m分层进行开挖，严禁超控。每层开挖宽度取决于土体堆积稳定时间和工作流程。对开挖后的边坡段，用人工及时修整，清除待喷面上的松散杂物，以便于后面初喷、成孔的施工。

1.2初喷混凝土。边坡修整后，立即喷射40mm厚的混凝土层，使暴露的土体及时封闭，以免风化、坍塌。在边坡土体稳定的情况下，可先完成土钉后再进行喷锚。

1.3成孔。按设计要求施工，孔深见设计图孔径100mm，层高1.5m，第一层距地表1.0m，倾角15°。成孔时必须干式钻进，避免冲洗液冲刷孔壁，降低土钉的抗拔能力。在卵石层如遇到成孔困难时，可用锚管注浆完成土钉。

1.4设置土钉。成孔后，应及时将土钉钢筋连同注浆管送入孔内，在放置土钉钢筋前尽可能对孔内残存及扰动的废土进行清除。土钉钢筋上间隔2.0m设置一组导正支架。

1.5注浆。灌注纯水泥浆至孔口溢出，必要时进行补浆一次。为防止水泥净浆固结收缩时降低土钉的锚固力，掺入水泥用量3%的氧化钙类膨胀剂。

1.6编钢筋网、焊接锚杆头。钢筋网为φ6@200mm×200mm，加强筋为4φ16mm，长度400mm。加强筋与土钉钢筋进行焊接。

1.7终喷混凝土。按设计要求喷到所需厚度。喷射混凝土终凝20h后，应喷水养护，养护时间大于3d。

1.83d后再进行相邻土体或下一层体的开挖，并进行下一段土钉墙的施工。根据土质情况可适当缩短时间。

1.9施工流程（略）。

2.位移监测

本基坑周边顶共布置20个点进行边坡土体顶部的水平位移和垂直位移的监测，监测点间距15～25m，其中东西陡峭地段各布置4个点，南面布置7个点，北面布置5个点。在施工期间要求每天观察一次，若发现异常情况如地面突然开裂、裂缝持续增大或位移日增量超过3mm等，则加密观察。

在基坑南面的土钉墙由于地面高，支护深，土钉墙的水平位移和垂直位移的监测应予取予以特别重视，在施工期间要求每天观察一次，施工结束后要求一周观察一次，若发现有水平位移和垂直位移应立即采取相应的措施。施工表明，基坑南面的测点水平位移测量结果如图所示，测点W3、W4在基坑南面支护中段，主动土压力影响较大，最终积累水平位移明显偏大，最大值分别为60mm和71mm；测点W5W6在设计要求的范围内，均不超过50mm；其余各点的水平位移在施工期间增长较快，施工结束后趋于稳定。

五、结语

综上所述，在现代高层建筑基坑工程中，土钉墙及其复合支护以其经济实用安全可靠的特点优势正逐渐得到越来越广泛的运用；为了减少基坑变形，可通过施加预应力的办法使其变形有效得到控制，而在软土地区，则可附加深层搅拌和注浆技术对基坑底部进行加固处理。

参考文献

[1]杨志银,张俊,王凯旭.土钉墙技术的研究及应用.岩土工程学报2005.2.

[2]刘建航,侯学渊.基坑工程手册[M].中国建筑工业出版社.