复合土钉支护技术在深基坑工程中的应用

李林芳

(大同市建筑设计研究院，山西大同 037006)

0 引言

随着建设工程中对地下空间的不断开发利用，基坑工程开挖的面积和深度越来越大，基坑周边环境越来越复杂，而工程造价要求越来越严格，施工难度日趋加大，深基坑支护的安全性、便捷性、经济性的统筹协调难度也大幅增加。支护技术中，土钉支护具有经济可靠、施工快捷等特点，在基坑工程中应用较多。但对于软土等不良土质、地下水位较高及对变形控制严格的基坑工程，土钉支护不可单独用。近些年，在土钉支护的基础上又研发了土钉与预应力锚杆(锚索)、超前微桩等组合的复合型土钉支护。

结合东莞市东方华府二期深基坑工程，对土钉与锚杆组合式支护技术的设计与施工技术进行了探讨。该基坑周边的变形要求较严，为保证基坑周边建筑的正常使用，采用土钉与预应力锚索组合的复合土钉支护技术。该支护形式可有效地控制基坑变形，大幅提高基坑边坡的稳定性。

1 工程概况

本工程为东莞市东方华府二期深基坑工程，位于东莞市天源电脑城东的后侧。地下工程为几栋高层住宅的三层地下室，基坑开挖深度13.7 m，依据工程破坏后果及场地复杂程度等综合判别:该基坑工程为临时支护，安全等级为一级。

2 工程场地概况

1)工程地质情况。

本工程场地范围内各地层的分布和工程特性详见表1。

2)水文地质情况。

表1 场地内各土层信息表

该基坑北—中—东南部的中细砂层原为一条较窄的古河道，为中～强透水性地层，其他地层为弱～微透水性地层。场地的地下水类型有:松散岩类孔隙微承压水，块状基岩裂隙潜水和松散类孔隙潜水(潜水分布在两侧原山坡和山丘地段)。地下水位埋藏较浅，稳定水位平均埋深3.15 m，随地形及季节性气候影响的年波动幅度约0.5 m～5 m。

3)基坑周边情况。

该基坑边距西北侧的体育路最短距离约16 m，能放坡开挖;距东北侧10层的浩宇大厦的距离为6.5 m～10 m;距东侧的山丘5 m;距南侧现行施工用地外的规划公路边线约10 m;距西侧天源电脑城边的规划公路边线约8 m。基坑周边环境对基坑的变形要求较高。

3 基坑围护结构的选择与设计

3.1 基坑围护结构的选择

考虑基坑周边环境及工程地质条件，经与其他支护形式从经济、安全、施工等角度综合比较，拟采用放坡及喷锚相结合的A～G七种支护形式(平面图见图1)。A型支护因地面下3.5 m厚的中细砂层(见图2)，原为一条较窄的古河道，故在该层采用1∶1放坡，进行土钉支护，其下垂直开挖，选用φ500@350。双排水泥土搅拌桩内插φ114@700钢管桩+土钉+预应力锚索复合型支护。其他为土钉+预应力锚索复合型支护(以G型支护为例见图3)，E型因土质较好采用两级放坡，其余采用一级放坡。

图1 基坑支护平面图

图2 A型支护剖面图

图3 G型支护剖面图

3.2 基坑方案设计

3.2.1 计算模式

设计时采用考虑支护结构、土体空间整体协同作用的有限元计算法，在设计精度满足的条件下将模型简化。采用增量法，并考虑土方开挖顺序的影响，按各工况下的内力包络图进行设计，且对基坑的整体稳定性、抗倾覆稳定性等进行验算。

3.2.2 荷载计算

作用在围护结构的土压力按主动土压力计算，采用朗肯土压力公式。杂土层(通过地质报告和现场踏勘发现，主要为生活垃圾及一些建筑垃圾)和中砂细砂层，因透水性强，采用水土分算;对于粘土等不透水或弱透水层，采用水土合算。土中地下水位取岩土工程勘查报告提供的基坑附近的钻孔的静止水位。

4 施工技术要求

基坑施工前应采取如下抢险应急加固准备，如:建立监测信息反馈系统;储备止水堵漏的必要器材和加固材料等。为确保基坑安全和保护周边环境，在基坑施工及使用期限内应实施监测工作［3］。基坑施工过程中，随着土层开挖标高变化，支护体系的受力处于动态变化中，当因突发原因导致坑壁变形过大无法稳定或监测值达到警戒值时应采取相应紧急加固措施。如:本基坑最大水平位移控制值［4］和预警值分别取:30 mm和20 mm;最大沉降控制值和预警值分别取:20 mm和15 mm。土方开挖时每两天观测一次，遇到台风、暴雨等异常情况应加密监测，特别是当周边建筑严重开裂、倾斜时，应组织人员紧急撤离，并补强加固或拆除，同时申报上级主管部门。

4.1 锚杆施工

1)预应力锚杆采用直径为28的钢筋，预应力锚索为3×7φ5。

2)锚杆杆体钢筋采用焊接，焊接长度双面5d。其他钢筋的焊接长度:单面10d，双面5d。

3)普通锚杆成孔直径130 mm，注浆体采用强度不小于20 MPa水泥砂浆注浆;预应力锚杆成孔直径150 mm，注浆体强度不小于 25 MPa，注浆压力为 0.5 MPa ～1.0 MPa。

4)预应力锚杆先张拉至抗拔设计值的1.1倍，保持15 min后卸荷至设计预应力值再进行锁定作业，张拉荷载分级及观测时间遵守文献［1］［2］。

5)当遇到局部障碍物时，应对锚杆的位置和方向进行及时调整。

4.2 喷锚网施工

1)挂网喷射混凝土厚100 mm，强度为C20。钢筋网采用φ8@200×200，加强筋直径为16 mm。钢筋网采用绑扎连接，加强筋与锚杆采用焊接连接。

2)挂网作业时，应避免松动土钉，钢筋网需经隐蔽验收合格后方可进行喷射混凝土施工，施工时应严格按文献［1］执行。

3)沿坡面布置长0.4 m，间距为(2 ～2.5)m ×(2 ～2.5)m 的PVC泄水孔，以便及时排出坡体内的渗水，外管口略向下倾斜，端部用滤网包裹或管中填满粗砂、圆砾等滤水材料，以防止土颗粒流失。

5 结语

基坑设计需综合考虑诸多因素:安全、经济、周边环境等，特别在珠三角软土地区，城市建筑比较密集，就必须根据工程实际情况合理选择基坑形式。

1)场地允许的条件下，优先采取放坡形式来增加基坑的稳定性和减少工程造价。

2)复合土钉支护技术能根据各种场地地质条件灵活组合，既发扬了普通土钉支护的长处，又克服了其固有的不足。

3)复合土钉支护中，土钉的注浆体能有效地改善原基坑坑壁土体的强度指标及受力状态，能较好地控制基坑坑壁位移，维护结构物的稳定。

［1］GB 50086-2001，锚杆喷射混凝土支护技术规范［S］.

［2］JGJ 120-2012，建筑基坑工程技术规程［S］.

［3］GB 50497-2009，建筑基坑工程监测技术规范［S］.

［4］GJB 02-98，广州地区建筑基坑支护技术规定［S］.

［5］卜 飞，李彦君.复合土钉支护在深基坑中的应用［J］.山西建筑，2013，39(36):74-75.