复合土钉墙施工技术在基坑工程中的应用

胡祥成

摘要：本文以采用土钉墙+搅拌桩方式的复合土钉墙支护形式的基坑工程为例探讨了复合土钉墙施工技术要点。

关键词：复合土钉墙；基坑；搅拌桩

一、复合土钉墙施工技术

复合土钉墙是常规土钉墙、预应力锚杆、止水帷幕这种支护体系相互结合的产物。与传统的土钉墙相比较，复合土钉墙支护技术可应用于复杂的地质情况、较深的基坑、基坑较接近周围建筑物、地下水位高、附加荷载大、单一土钉墙支护形式无法满足工程安全要求的复杂基坑工程中。复合式土钉墙形式多样，主要有：土钉与预应力锚杆复合支护、土钉支护+止水帷幕、土钉支护+超前微型桩、土钉墙+放坡+外加剂（粘稠剂、密实剂）、土钉与止水帷幕、预应力锚杆复合支护、土钉与止水帷幕、微型桩、预应力锚杆复合支护、土钉与止水帷幕、插筋、预应力锚杆复合支护。这里重点介绍桩与土钉墙组合支护结构。

在搅拌桩或旋喷桩中插筋来加强支护结构的抗弯、抗剪性能，在单排桩中常插入型钢，在多排搅拌桩时插入多排钢筋或钢管，形成配筋的止水帷幕墙，再设置多排预应力锚杆。土钉支护结构通过对基坑边壁土体强度的加强和提高，使基坑边壁产生荷载的土体成为支护结构的一部分。当土钉支护的基坑工程存在软弱土夹层、软弱下卧层等不良土层时，基坑土钉支护的设计和施工难以满足基坑安全所需的抗滑稳定性要求，单纯靠增加土钉或锚杆长度和数量对基坑稳定性的提高作用已不明显时，往往需要采取其它工程措施，以提高边坡土体的抗剪能力，维护基坑安全，如搅拌桩（或粉喷桩）、灌注桩及各种微型桩等超前支护的抗剪作用可以使基坑工程的安全稳定性滿足设计和施工要求。对桩支护部分而言，土钉加固部分的底部与下层土体接触，在水平土压力作用下，在土钉结构与土体间可被动地产生较大的水平摩阻力，从而有效地减小主动区土压力作用，基坑底以下被动区土体对桩体产生的被动土压力，显著地提高复合支护结构的抗水平滑移和抗倾覆稳定性，缩短桩体在土中的嵌固深度，土钉支护底部，由于桩体抗剪强度较高，使复合土钉支护结构内部和整体稳定性更易于满足要求。

二、复合土钉墙施工技术在基坑工程中的应用

（一）工程概况

某项目地下1层，地上11～33层，总建筑面积9.5万m2，框剪结构。地下室层高4.5m，场内自然地坪标高-0.20，基坑实际开挖深度约6.3m，项目周围有市政道路、酒店和在建工地。

地基土按其工程地质性质自上而下为：①人工填土分布于整个场地表层，厚1.2～2.6m，松散状，稍湿；②粉砂厚1.0～2.3m，松散、饱和；③淤泥质土分布于整个场地，厚3.0～5.0m，流塑，属高压缩性土层；④粉质粘土厚0.90～3.0m，呈软塑～可塑，属高压缩性土层；⑤粉细砂分布广，厚1.2～3.5，松散，饱和；⑥淤泥质土分布广，厚0.9～3.5m，流塑，属高压缩性土层。通过地质勘查报告，本工程基底坐落在淤泥质土和粉质粘土之间，地下水位在1.6～2.2m之间。本场地多为弱透水层，局部为强透水层，含水量比较丰富，地下水靠大气降水及地表水补给，排泄方式为蒸发及向下渗透。经过综合各种方案的比较，本工程地下室基坑最终决定采用深层搅拌桩加土钉墙护坡支护方案。

本工程的水泥搅拌桩分布在基坑四周，距离基坑边2.0m，在水泥搅拌桩围蔽范围内设5个φ600降水井，井深8.5m；在围蔽范围外设3个φ600观察井，井深8.5m，观察坑内降基坑上部1.8m采用放坡（1：1）加1排土钉支护，下部4.5m采用水泥搅拌桩加4排土钉支护。土钉选用材料为φ48×3.5mm国标钢管，长度9000～12000mm，与水平夹角12～15°。

（二）复合土钉墙施工技术

1、场地普查及修整

主要查明地基浅层障碍物的种类、分布及深度，场地内外管网分布情况，邻近建筑物的结构类型及基础形式等等。并对浅层障碍物进行清理以保证水泥搅拌桩成桩质量，对场内的工程桩和场外的管网采取必要的保护措施。场地地坪绝对标高应控制在4.15m，局部高出此标高处应进行卸土、修整。

2、水泥搅拌桩施工

水泥搅拌桩施工可在工程桩施工之前进行，若先打工程桩，则搅拌桩施工时应避开工程桩。搅拌桩应先施工作为被动区加固和深浅坑交界的部分，再施工作为复合土钉墙部分的水泥搅拌桩。基坑开挖土方至少应在该范围内搅拌桩达到80%设计强度后进行。

3、布筋网

分布筋Ф8@150mmxl50mm，加强筋（p12@1500mmx1500mm纵横布置。

4、土钉墙施工

按照有关基坑支护规范和技术规程创建工程地质数值模型，利用理正软件对2个支护剖面的支护结构进行内部稳定性、外部整体稳定性、抗倾覆稳定性等进行数值模拟计算，综合确定支护土钉的设计参数。

土钉配置钢筋采用直径Ф12～28mm的HRB335型号钢筋制作，施工前现场取样进行材料复试检测。土钉杆体应沿土钉轴线方向每间隔2m设置一个居中支架，以保证土钉体质量，居中支架采用Ф8mmR235型钢筋制作，并将用作居中支架的钢筋两段弯曲成弧形，与土钉钢筋有效焊接。

5、基坑降、排水

土方开挖前，应提前降水，当分层开挖时，要求地下水位低于开挖层底以下0.5m～0.8m，土钉墙顶做C20钢筋混凝土护面，并设置排水沟和集水井等排水设施.

6、土方开挖

土方开挖必须紧密配合土钉墙施工，开挖出的护坡面必须符合设计要求，具体要求如下：①上层土钉砂浆及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后，方可开挖下层土方及进行下层土钉墙施工；②基坑开挖应按设计要求自上而下分段分层进行，及时支护，严禁超挖；③机械开挖后应辅以人工修整坡面，坡面平整度允许误差±50mm，坡面大小和坡面平整度应达到设计求。

7、初喷混凝土

初喷混凝土的主要目的是为护坡钢筋网提供足够的保护层，具体如下：①将开挖出的护坡面修理平整后，埋设好控制喷层厚度的标志；②喷射混凝土的配合比由试验来确定，先将水泥、砂、碎石按配合比干拌均匀后，再过筛装入喷射机，然后开始喷射第一层混凝土。喷射混凝土应分段分片依次进行，同一段内按自下而上顺序喷射.喷射混凝土时喷头和受喷面保持垂直，保持0.8m～1m左右距离，喷手应控制好水灰比，保证喷射面平整、湿润、光滑，无干斑流淌现象；③混凝土初喷厚度控制在3cm～5cm，喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护，养护时间应根据土钉面条件确定，宜为3d～7d。

8、围梁制作施工

开槽挖土至设计标高后，即浇筑围护桩顶圈梁和钢筋砼内支撑。土钉墙最下排锚杆应锚入混凝土压顶梁内。压顶梁和支撑梁混凝土强度达设计强度80%后开挖下层土方。挖至设计坑底标高后，再处理承台、地梁等局部深坑。经验槽后施工混凝土垫层，对承台、地梁部分做砖胎模以减少基坑暴露时间，控制围护变形。钢构柱与底板混凝土中部交接处，焊好钢板止水片。浇筑底板、承台和地梁大体积混凝土。底板混凝土浇筑完成后，在底板与围护桩间隙用毛石砼填实，底板及换撑砼达80%设计强度后拆除支撑。

参考文献

[1]郑桂心，余家浜.毛竹复合土钉墙施工技术[J].福建建设科技，2014年5期.

[2]刘亮，邹爱华，李晓玮，邵丽莹.复杂基础综合施工技术的研究与应用[J].建筑技术，2014年5期.

[3]杨江平.桩锚和复合土钉墙在深基坑支护的应用及分析[J].决策与信息（中旬刊），2014年6期.