土钉墙加锚杆复合直壁支护技术在深基坑工程的应用

冯云栋

【摘要】近年来，随着城市化进程的不断推进，出现了大量的高层建筑，深基坑开挖技术应用也越来越多，深基坑支护技术经过长时间的实践也日益成熟。其中应用最为广泛的是土钉墙加锚杆复合直壁支护技术，为确保深基坑工程的质量，尽可能降低工程造价，本文主要结合某实际深基坑工程，分析了土钉墙复合支护技术及预应力锚杆的应用。

【关键词】深基坑工程；锚杆复合直壁支护技术；土钉墙；应用分析

1.某实际工程概况

某高层建筑物的基坑在西南侧有一间长平房（20m），在南侧有一栋办公楼，距离基坑8m；在北侧有一条居民区道路，在基坑南部的中段有一排自行车棚以及办公平房。整个深基坑开挖深度最高为15.83m，该基坑工程施工场地比较狭小，很多开挖线距离红线1m不到，甚至和红线紧贴。

施工前对岩石工程进行实地勘探，结果显示工程现场±0.000m范围内土质是这样的情况：杂填土（1-3m）、粘质粉土壤（5-7m）、细砂层（3-5m）、卵石层（3-4m），在下层是砂石层、粉土层。在-12.000m左右地下水位是潜水层，在-20.000m左右是承压水，工程地质条件和相关施工要求基本相符。但是该工程施工场地比较狭小，并不能采用放坡或者桩支护处理。结合工程地质勘探报告结果，施工现场和土钉墙直壁支护要求的施工地质条件基本相符。但因基坑的北侧坡有一个130m长的整面，因此将第3排、6排的施工改为预应力锚杆加腹梁，最终采用的深基坑支护方案为局部增加预应力锚杆的复合直壁土钉墙方案。

2.周边载荷力的确定

该工程基坑北侧是一条道路，人流量较大，车辆较多。通过计算结果可得，基坑北侧为15KPa均布荷载、85KPa集中荷载。考虑到施工场地的各种客观条件，施工材料、车辆在施工时只能停放在北侧，这样荷载就比较集中。而重车为300KN的动静荷载、1.0m×3.0m的受力面积、0.7的后轮分压系数，因此要求所有重车都不可以进入距离槽边2m的范围内，具体的措施在和坑边距离2m处另外增加一条5m宽的条形荷载（20KPa）。

该工程南侧西段和基坑边距离8m地方有一座框架结构的办公楼（4层），柱下是一个独立基础，但是整体结构的刚度不强，一旦出现坡体变形现象，很容易出现裂缝。因此，应该增加该段的载荷，不仅应均匀增加荷载，通过增加一条5m宽的条形荷载（80KPa），和槽边距离8m。按照办公楼的基础埋深，应该在地表下2.5m处增加。

鉴于该工程比较特殊的地段情况，应考虑适当扩大荷载。因此在这些特殊地段应设置必要的预应力锚杆，可有效预防边坡变形，提高整个工程的安全系数。

3.支护计算

设计支护过程中，不仅要求单根土钉抗拉承载力达到相应要求，同时为确保整个工程施工的稳定性，应仔细验算不同基坑底、不同开挖深度可能会出现滑移的地段。在荷载形式、荷载大小、施工现场土层参数等确定后，利用支护设计软件即可确定具体的土钉位置。

4.构造措施

利用支护设计软件明确土钉具体的间距、长短后，同时也需要结合工程实际采取相应的构造措施，避免土钉变形，也可提高整体工程结构的稳定性。在制作土钉的过程中，应注意杆体支架间距、大小应合理，应使土钉位于孔洞的正中位置，并且应将边坡面层进行统一修整，使喷射混凝土厚度满足相关的施工要求。为了加固土钉的结构，应该设置合理的斜拉筋、横接筋，并且按照工程的实际情况合理设计连接的端头。

5.现场施工控制措施

笔者总结该工程施工现场应主要注意以下几点：

5.1障碍物处理。若在土钉施工过程中有障碍物，则需要进行特殊处理，应该重新调整孔位进行成孔，或者也可以采用表面支撑拉锚、群钉替代法、增加预应力锚索法、加长土钉法等处理办法，具体见下图1、2、3、4。

在南坡局部施工过程中，附近居民楼化粪池施工，其埋深介于4.2m～4.5m左右，经综合情况分析后加长土钉（图4）。然后继续开挖，结果发现该段的边坡上口出现过大幅度位移，在化粪池下的第四排土钉承载能力不足，且由于经成孔施工，因此扰动了化粪池外4m高左右土体，导致坡体滑移。因此在该地段增加了3根预应力锚索，从而提高对土体的约束力。结果施加预应力后，立即停止了变形现象。

5.3悬坡处理。在工程- 9.000m 处，出现细砂层，虽然坍塌面积并不是很大，但是慢慢推移导致上层支护出现悬坡。为此，在实际施工过程中要求分批次进行开挖，将流水段缩小，每间隔3m就开挖6m形成一种跳跃式施工形式。开挖深度在1550mm，使开挖上口持平于混凝土面，挖成一个50cm左右坡脚的斜坡，从而提高保护层厚度，避免内部水分流失。同时应进行分层施工，开挖土面后应及时修坡。在进行遇砂层施工过程中，应合理划分施工工序，加快成孔速度，注意施工作业流程的合理性，尽可能缩短晾坡时间。

5.4土钉支护变形监测。该工程中北坡支护施工难度较大，具有较高的危險系数，为提高土壁的安全性，应积极采取相应的监测措施，以便及时了解北坡实际施工情况，避免边坡变形。尤其是大雨后应立即进行监测，而且也应重点监测关键位置。具体监测内容应包括基坑边坡位移、地表开裂位置及缝宽、基坑地下水位、基坑四周沉降等情况。

6.结语

该深基坑工程采用的土钉墙加预应力锚杆的复合直壁支护技术施工效果显著，在整个施工过程中基坑边坡并未出现坍塌，一直保持相对稳定，也没有影响到邻近建筑物。由此可见，该技术值得在深基坑施工中广泛应用。

参考文献

[1]《锚杆及土钉墙支护工程施工工艺标准》.（QB- CNCEC J010403- 2004）.

[2]冯武卫.土钉墙加锚杆复合直壁支护技术在深基坑工程的应用[J]. 工程技术，2013.