复合土钉墙支护技术在高层建筑深基坑施工中的应用

琚 晓 平

(山西省第二建筑工程公司，山西 太原 030013)



复合土钉墙支护技术在高层建筑深基坑施工中的应用

琚 晓 平

(山西省第二建筑工程公司，山西 太原 030013)

简述了复合土钉墙支护施工的技术原理及特点，分析了深基坑复合土钉墙支护施工工序及注意事项，探讨了深基坑支护监测与质量检测的主要内容，为复合土钉墙支护技术的应用提供了理论依据。

复合土钉墙，深基坑，支护施工，质量检测

土钉墙是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，一般称砂浆锚杆，也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉。土钉墙的做法与矿山加固坑道用的喷锚网加固岩体的做法类似，故也称为喷锚网加固边坡或喷锚网挡墙，JGJ 120—99建筑基坑支护技术规程正式定名为土钉墙。由天然土体通过土钉就地加固，并与喷射混凝土面板相结合，形成一个类似重力挡土墙结构，以此来抵抗墙后的土压力，从而保持基坑开挖面的稳定，这种利用土体加固及土钉共同受力的土挡墙称为复合土钉墙。复合土钉墙是针对单纯土钉墙受力和支护应用上的缺点，对土钉的补强和修正。近年来，高层建筑林立，已然成为城市化建设中一道亮丽的风景线，深基坑是保证高层建筑稳定性的基础，而复合土钉墙支护技术在深基坑施工中应用十分广泛。基于此，加强对复合土钉墙支护技术在建筑深基坑施工中应用的研究具有十分现实的意义。

1 复合土钉墙支护施工的原理及技术特点

1.1 复合土钉墙支护技术原理

所谓的土钉墙支护施工，主要是利用土钉支护在施工场地进行土体加固施工，再利用喷射的混凝土与钢筋网结合起来，形成一个有效的土钉体，和岩土体协同作用，保证了土体的整体强度，消除了岩土体自身强度弱的问题，保证支护结构整体的稳固性；土钉本身具有一定的强度与刚度，通过密集的分布，与岩土体形成一个有机的复合体，不仅有效地提高了土体的整体刚度，还弥补了土体抗拉、抗剪强度低的弱点。通过相互作用、土体自身结构强度潜力得到充分发挥，改变了边坡变形和破坏的性状，显著提高了整体稳定性，能够对岩土体的整体变形起到良好的约束作用。同时，在岩土体与土钉摩擦力的作用下，也能对岩土体变形起到制约作用；在复合体中，岩土体与土钉一同承担外界的荷载力，同时承担复合体自身的重力。可以看出，土钉能够在一定程度上分担荷载力，岩土体塑形后，土钉承担的应力作用逐渐加强，避免了复合体出现裂缝、变形的问题，确保了支护结构的稳定性。

1.2 复合土钉墙支护施工技术特点

复合土钉墙应用于基坑开挖支护和挖方边坡稳定有以下特点:1)形成土钉复合体，显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力。2)施工设备简单，由于钉长一般比锚杆的长度小的多，不加预应力，所以设备简单。3)随基坑开挖逐层分段开挖作业，不占或少占单独作业时间，施工效率高，占用周期短。4)施工不需单独占用场地，对现场狭小，放坡困难，有相邻建筑物时显示其优越性。5)复合土钉墙成本费较其他支护结构显著降低。6)施工噪声、振动小，不影响环境。7)复合土钉墙本身变形很小，对相邻建筑物影响不大。另外，复合土钉墙支护技术在建筑深基坑施工中的运用，往往会使用较多的土钉，土钉密度较小，在施工期间，即使某一个土钉松动失去作用，对整体的支护效果也不会造成较大的影响。也可以说，复合土钉墙支护施工过程中，使用的土钉数量与支护质量成正比，土钉数量越多，支护结构越加稳固。复合土钉墙支护与桩支护、连续墙支护技术相比，不用使用过多的建筑材料，大大节约了资源，给施工企业创造了更大的利润。

2 建筑深基坑复合土钉墙支护施工工序

近年来，深基坑工程越来越多，对复合土钉墙支护结构的运用也更加熟练，逐渐形成一套完善的复合土钉墙支护施工工艺。在深基坑复合土钉墙支护施工过程中，基坑的周边都设置了关于墙体坡顶沉降观察点、水位观察孔、土体测斜孔等等，同时将土体压力监测点设置在土体中，保证对基坑周边的围护结构情况实施实时监测。复合土钉墙墙面存在较小的坡度，同时保证复合土钉墙面层和土钉连接紧密，将加强钢板、承压板或压筋等构造措施设置在复合土钉墙体系中，通过焊接的方式与土钉相连。在复合土钉墙基坑的侧壁安全等级一般为2级～3级，如果地下水位比基坑涤棉高，必须及时的采取拦截、降水位等措施。

2.1 深基坑复合土钉墙支护施工

第一，在施工前必须做好相关的准备工作，包括制定施工方案。具体来说，前期准备不仅需要进行测量放线，还需要对进场的材料、机械设备等进行严格的检验，同时调试好相关的机械，另外对土钉进行技术加工，布控相关的监控点。并且复合土钉墙的墙面坡度不宜大于1∶0.2。第二，在基坑中，为了保证开挖的稳定性，一般通过井点降水，在基坑周边2 m距离处设置排水沟。在基坑施工过程中，为了保证地下水位始终在开挖面以下，保证开挖施工处在无水环境下，排水施工至关重要，关系到复合土钉墙受力的稳定性。第三，当喷射的混凝土强度达到2.5 MPa时就可以进行定位放线工作，同时在钻孔位置前架设钻孔设备开始作业。当钻孔达到设计的深度时，利用高压风机进行清孔处理，并对孔的深度进行测量。在具体的施工过程中，如果遇到局部松散土质，导致不成孔或者是钻孔遇到坚硬的障碍物时，需要采用锚管土钉，达到与混凝土土钉同等的效果。第四，采用专门的监测设备对成孔进行检查，检查满足相关要求后就可以进行土钉的安放。土钉长度宜为开挖深度的0.5倍～1.2倍，土钉的间距宜为0.6 m～1.2 m，土钉与水平夹角为10°～20°。土钉宜选用Ⅱ级、Ⅲ级螺纹钢筋，直径16～32，钻孔直径70～120。在具体安放的过程中，每隔2 m左右进行定位，保证土钉居中安放。关于土钉的外露距离，一般在150 mm～200 mm之间，并设承压板和加强筋，这样的目的主要是为了能够方便钢筋网的连接。第五，安放完成土钉后需要及时进行注浆，其强度不宜低于M10，采用注浆机完成整个注浆过程。为了保证土钉与喷射的混凝土形成一个有机的整体，一般在孔口设置止浆塞，将注浆管插入孔中，与孔底的距离保持在500 mm左右，避免出现堵塞导管的现象。在第一次注浆完成后，停1 h左右实行第二次注浆。一般来说，水泥砂浆为主要的注浆材料，为了保证土体整体的质量，可以在水泥砂浆中加入适量的膨胀剂。为了控制基坑支护结构含水量，必须在土钉施工后设置一定数量的泄水孔。

2.2 复合土钉墙支护施工注意事项

第一，根据总结的周边深基坑施工的经验，复合土钉墙一般适用于有一定胶结和密实程度、自立性能较好的地层，在土质较差的杂填土层及以砂性土层为主的不稳定土层中不宜使用。

第二，在复合土钉墙支护施工过程中，必须保证现场具有维护设施以及安全标志，同时安排专门的工作人员对基坑周边的情况进行检测。如果施工中发现坍塌或裂缝情况，需要及时的采取措施进行处理。特别是在挖土期间，应该随时关注挡土结构的有效性及完整性，避免开挖过程对支护结构造成破坏，保证施工的质量与安全。

3 深基坑结构与支护监测的具体要求

3.1 深基坑支护监测内容

深基坑支护监测内容较多，主供水管是其检测的重点，由于土质与地质条件对主供水管具有一定影响，在基坑开挖过程中，对支护部位进行检测，将不同情况以及外部条件考虑进去进行综合性分析，具体问题具体分析，找到最佳的解决办法。基坑支护施工一般不能使用一套方案，同时也需要实现做好相应的准备工作。对于支护线以及复合土钉墙沟槽，需要检测处理作业区是否存在不稳定土层、石头等危险因素，在确定了土壁方向后再进行具体的施工。另外，还需要对土钉间距、类型、长度、排列等进行严格的检查，保证其符合施工设计的要求。由于复合土钉墙支护施工工期较紧，在具体施工中需要采用交叉施工方式，基于静压桩应力释放等因素影响，一般在静压桩施工进行到1/2时，采用两边推进的方式，在静压桩区域深搅桩。同时根据施工总进度的需求，合理的安排支护施工进度，然后对支护结构进行分段强度监测。

3.2 施工质量检测

深基坑一般具有较大的面积，周围的环境较为复杂，具有诸多不容易控制的影响因素。因此，为了保证深基坑施工的质量与安全，需要加强对施工监测工作的重视。在具体的施工期间，需要利用专业的设备，对各种情况进行实时或定时的跟踪监测，以便能够全面的掌握施工进度、施工质量等各个方面的情况。第一，需要对基坑表面裂缝情况(尺寸、位置、走向趋势、状态)进行监测；第二，根据复合土钉墙支护监测点数据，测算支护位移的具体值，然后采取有效的处理措施；第三，对基坑周边环境、地下线缆、地下管线等变形值进行监测；第四，对基坑内部水情况进行监测，包括排水情况、渗水情况以及漏水情况等等。

4 结语

复合土钉墙支护技术是深基坑工程施工中关键的技术，在我国城市化建设进程中，复合土钉墙施工技术得到了长足的发展。总之，复合土钉墙相关理论知识正在不断的完善，同时也需要不断提升相关理论的实践性，这样才能体现其应用价值。在我国建筑行业不断发展的今天，还需要加强对建筑施工工艺的研究，提升建筑工程经济效益，促进建筑产业健康发展。

[1] 钱慧溟.建筑地基深基坑土钉墙支护施工方法探讨[J].科技促进发展，2014,16(2):85-86.

[2] 刘兴旺.深基坑复合土钉墙支护技术研究与应用[J].建筑机械化，2014,32(11):99-100.

[3] 何 伟，周丽君，赵 阳.深基坑土钉墙支护施工仿真分析[J].建筑与施工，2014,20(9):41-43.

[4] 杨立群.土钉墙支护在建筑深基坑施工中的应用分析[J].城市建设理论研究，2012,23(4):85-86.

[5] 王 海.土钉墙支护技术在建筑深基坑施工中的应用[J].房地产导刊，2014,25(8):147-148.

[6] 杨胜斌，李启明.土钉墙与桩锚复合支护技术在深基坑工程中的应用[Z].2014.

On application of composite nailing wall support technique in deep foundation pits of high-rise buildings

Ju Xiaoping

(Shanxi2ndArchitecturalEngineeringCompany,Taiyuan030013,China)

The paper indicates the technical principle and features for the composite nailing wall support, analyzes the construction sequence and precautions for the composite nailing wall support of deep foundation pits, and explores the main content for the foundation pit support supervision and quality inspection, so as to provide some theoretic reference for the technical application.

composite nailing wall, deep foundation pit, support construction, quality inspection

1009-6825(2016)11-0059-02

2016-01-31

琚晓平(1972- )，女，工程师

TU463

A