实例分析复合土钉墙技术在基坑支护工程中的应用

　　摘要：复合土钉墙是一种把传统土钉墙与钢管土钉、深层搅拌桩、各种微型桩、旋喷桩及预应力锚杆等结合起来的支护技术，文章结合工程实例，对其施工技术进行了分析研究，以供参考。
　　关键词：复合土钉墙；基坑；施工
　　
　　
　　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，建筑基坑越来越深，坡度越来越陡，这给基坑支护提出了新的挑战。复合土钉墙把传统土钉墙与钢管土钉、深层搅拌桩、各种微型桩、旋喷桩及预应力锚杆等结合起来，根据具体工程条件形成多种组合，形成复合土钉墙支护技术，弥补了一般土钉墙的许多缺陷和使用限制，在边坡、基坑工程中得到了广泛的应用。
　　一、复合土钉墙的概念。
　　复合土钉墙支护技术是指把土钉墙与止水帷幕(水泥土桩)、预应力锚杆(锚索)、超前锚杆(预支护微型桩)等结合起来形成的一种复合支护技术。该技术在保证支护体系安全稳定的同时满足某些特殊的工程需要，如阻止边坡土体内水的渗流，限制基坑上部变形，阻止基坑底部隆起以及解决开挖面的自立性，弥补了一般土钉墙的许多缺陷和使用限制，具有更为广泛的应用领域和适用范围。
　　复合土钉墙支护形式以水泥浆液作为固化剂，然后用搅拌机械强制将水泥浆液与地基土拌和，使地基土硬结成为具有水稳定性、整体性和具有一定强度的水泥土墙，从而解决土体隔水性、自立性问题。为了低压注浆解决土体加固及土钉抗拔问题，改善土体受力情况，需要在原位土体中加设土钉。同时为了使土钉、水泥土搅拌桩、面层和原位土体构成一个整体共同工作，还需在开挖面构筑钢筋网喷射混凝土面层。
　　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。目前常见的形式有：①土钉墙+止水帷幕+预应力锚杆；土钉墙+止水帷幕+微型桩+预应力锚杆；②土钉墙+微型桩+预应力锚杆（当基坑深度较大，变形要求高，地质条件和环境条件复杂时适用）；③土钉墙+微型桩+预应力锚杆（适用于当基坑开挖线离红线和建筑物距离很近，且土质条件较差，开挖前需对开挖面进行加固，搅拌桩又无法施工时）；④土钉墙+预应力锚杆（适用于当地层条件为粘性土层和周边环境允许降水时）。
　　二、工程实例应用
　　（一）工程概况
　　某工程，建筑物面积约14000m2，地上8层，地下2层，结构形式为框剪结构，基础形式为筏板基础，基坑深度5．3m。
　　（二）基坑支护设计方案
　　根据该工程现场实际情况，综合考虑安全、经济、场地条件、周边环境及施工工期等因素，本工程西侧、北侧采用钢筋网喷射混凝土+钢花管锚杆进行支护，东侧、南侧采用钢筋网喷射混凝土+钢筋锚杆进行支护。钢筋网喷射混凝土中钢筋网采用6级钢筋，钢筋网间距为200mm×200mm，支护厚度为100mm，喷射混凝土的设计强度等级为C2O。
　　（三）钢筋锚杆施工
　　（1）工艺流程：开挖作业面→修边坡→造锚杆孔→安放锚杆→灌注水泥砂浆→焊接加强钢筋→喷射细石混凝土→下层喷锚施工。
　　（2）成孔：鉴于基坑周边建筑物情况、地质条件，本工程决定采用人工凿孔或钻机钻孔，对于坡残积土层中锚杆采用专门的锚杆钻机机械作业成孔与洛阳铲作业成孔配合施工。根据设计的孔位布置进行测量画线，然后标出准确的孔位，在按照设计要求的孔长、孔的5°倾角和孔径进行凿孔。锚杆定位偏差不大于
　　30mm，锚孔偏斜度不大于5%，成孔深度超过锚杆设计长度的0．5m。
　　（3）安装锚杆：a.锚杆采用φ22螺纹钢筋，按照设计长度切好钢筋，在焊接前将钢筋去除锈斑、油污、平直，然后沿锚杆体轴线方向每隔2m设置一个采用φ8钢筋制作的对中支架，将经过除锈并保持顺直的锚杆体和止浆袋、注浆管一并放入孔内，以便使锚杆处于孔的中心位置；b.当钻孔时遇到障碍物无法钻进的时，应改变钻孔方向；当土层为软土时，则应加大倾角；c.为了避免孔底尖灭，达不到设计孔径，当钻孔钻进达到设计深度后，要求稳钻lmin～2min，不能立即停钻。此外，钻孔结束后，将孔内泥浆、松土等清除干净后才可以送入锚杆。
　　（4）注浆：注浆的目的是为了保证锚杆与周围土体紧密粘合。因此，为了保证浆液充满孔壁，使锚杆具有较高的抗拔力，应严格控制注浆的配合比。首先，注浆材料宜选用P．0．42.5R普通硅酸盐纯水泥浆，水灰比为0．5：0．6，为了确保锚杆与孔壁之间注满水泥浆，浆体28天无侧限抗压强度应≥25MPa，压力≥0．4MPa，水泥浆内加早强减水剂及膨胀剂；其次，注浆前应先清洗孔内，直到孔口返出清水为止。水泥浆从孔底向外灌注，为了防止浆液流出，在注浆管插入孔内距孔底约0．5m处，在孔口绑扎止浆面袋，随着浆液的灌入，逐步将注浆管向外拔出，直至孔口，拔管过程中应保证管口始终埋在水泥浆内，待孔口溢浆，方可停止注浆；最后，如果孔口出现不饱满或有漏浆时，应及时进行补灌。锚杆孔内锚固体强度达到设计强度的70％以上且≥3天时，即可开挖下一层土方。
　　（四）钢筋网喷射混凝土施工
　　完成锚杆施工后，立即对坡面进行吹洗，并布一层网格200mm×200mm、6钢筋网在边坡面上，用2φ2O钢筋加强筋与锚杆锚头衔接起来，形成整体。完成钢筋网铺设后，就可以进行喷射混凝土了。
　　（1）按设计配筋对面网及加强筋进行分层制作，用电焊联结加强筋的搭接与锚头；②在钢筋使用前应调直，并清除污锈，用扎丝扎牢网筋，要求钢筋网搭接为一个网格长度。
　　（2）a.喷射混凝土的原材料：水泥采用P．0．42．5R普通硅酸盐水泥，骨料为中、粗砂、最大砾径不大于25mm的砾石；b喷射混凝土的配合比为水泥：砂：碎石=1：2：2．5，水灰比为0．45；c.混合料搅拌时间应≥2min，且搅拌均匀，存放时间≤2h，混凝土强度为C20，厚度为100mm；d.喷射混凝土时，为了避免由于距离过小而造成过多的混合料反弹损失，距离过大而影响受喷面混凝土的密实度，受喷面应与喷枪口距离保持在lm～1．2m；e.应分段分片依次进行喷射混凝土作业，应自下而上喷射同一分段内的混凝土，一次喷射到设计厚度。在喷射终凝2h后即可进行喷水养护，养护时间根据气温环境，一般为3天～7天。
　　（五）钢花管锚杆施工
　　（1）工艺流程：人工修坡→定位、放线→喷射混凝土→击入钢花管→高压注浆→挂网、焊接加强筋及锚固→喷射混凝土。
　　（2）a.钢花管锚杆采用长度为6m～9m、倾角为15°、φ48、δ63．5钢管，采用P．O．42．5R纯水泥浆作为压力灌浆水泥，水灰比为0．5：0．6，水泥用量不小于30kg／m；b.用φ48、δ63．5钢管制作成花管（滤管），入土端加工成桩尖状，滤水孔对向间距500mm，孔眼前端(造管尖侧)焊接钢筋或角钢块，构成孔前倒刺及保护块；c.按设计角度及位置将钢花管通过冲击锤对正，击入土中到设计长度；d.在打入钢花管锚杆时，为了避免产生振动影响，如果发现有塌孔或管涌时，应采用低频小冲击力设备将锚杆间隔打入土层；e.锚杆采用底部一次注浆，注浆压力达到0．6MPa～0．8MPa，浆注满后稳压3min～5min，在初凝之前用1．2MPa压力注浆补浆一次，注浆孔附近的混凝土要具有抵抗注浆引起的压力扩散作用，锚杆综合抗拔力设计值≥8kN／m；f.坡面为挂φ6、200mm×200mm钢筋网喷射混凝土，骨架钢筋为2φ20，沿锚杆位置布置；g.钢筋网绑扎要预留搭接筋，搭接长度为一个网格长度，钢筋网格误差不大于±20mm，焊接加强筋，并与钢花管头焊接；h.喷射混凝土强度等级为C20，厚度为100mm，必须加入速疑剂到混凝土中，其厚度控制用锚杆头或插入标桩进行，完成喷锚后，即喷水进行养护，养护时间根据气温环境，一般为3天～7d天；i.完成上层喷锚3天后，进行下一层开挖喷锚作业，以此循环，直到坑底标高。
　　该工程通过采用钢筋网喷射混凝土+钢筋锚杆支护、钢筋网喷射混凝土+钢花管锚杆支护，支护结构性能稳定，周围建筑物和道路无异常发生，既安全又经济合理，相信它的大力推广和应用必将带来巨大的社会效益和经济效益。
　　
　　参考文献：
　　[1]沈伊晔，郭密文.排桩与复合土钉墙联合支护技术在深基坑中的应用[J].岩土工程技术，2011（1）.
　　[2]蔡敬义.深基坑工程复合土钉墙支护设计与施工[J].广东交通职业技术学院学报，2010（2）.

《实例分析复合土钉墙技术在基坑支护工程中的应用》

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