浅谈土钉墙施工的几点技术要求

浅谈基坑土钉墙支护的几点施工技术

伍仕清

目前，北京市建筑开复工面积约1个多亿平方米，地面空间越来越少，对地下空间的利用越来越多，大多数工程需要进行边坡支护，深基坑支护占了一定的比例，最近不仅要求保证基坑内正常作业安全，而且要防止基坑及坑外土体移动，保证基坑附近建筑物、道路、管线的正常运行。本人通过总结这几年在北京地区的基坑支护施工的一些经验，针对广益大厦基坑支护的实践，浅谈一下基坑支护的几点技术。

1、工程地理位置

拟建工程位于北京市宣武区广安门内大街北侧，广益路西侧。

2、基底标高：

该楼基底标高为－12.66m，±0.00相当于绝对标高49.45m。自然地面标高为49.30m。自然地面高低不平，基坑设计深度为12.51m。

3、工程地质、水文地质条件

本次勘察深度范围内土层主要由杂填土（厚度约 4.70m），以下为粘质粉土、粉质粘土填土层（厚度约1.0m），粘质粉土层（厚度约1.80m，C＝14.1，ψ＝27.5），中砂层（厚度约为5.50m，C ＝0，ψ＝30），卵石层，本次勘测未揭露。

本次勘测25m深度范围内未发现地下水。

4、基坑支护设计

4.1、边坡支护目的

1)、保证土方顺利开挖。

2)、提供基础施工空间，使基础工程顺利施工。

3)、确保边坡的稳定安全。

4)、避免边坡位移和沉降量过大。

4.2、支护方案分析

基坑北侧西侧以及东侧大部分地方，具有放坡条件，场地比较大，具备土钉墙施工的条件。基坑西北角紧邻一层小平房，平房宽度为4.50m，平房外墙皮距离本工程地下室外墙为3.0m。平房结构比较松散，抗变形能力差，平房内有人居住。土钉墙正常情况下，有一定的位移，为了保证平房的安全必须减小边坡变形，保护平房，整个基坑支护采用土钉墙。

4.3、基坑支护设计

1）、基坑侧壁重要性系数：1.10

2）、基坑深度：

本工程大部分基坑深度围12.51m。

3）、坑边荷载：

q＝20Kpa

4）、土钉墙主要参数

放坡系数1:0.20，基坑土钉支护分为8层，呈梅花型布置，土钉锚固体直径100（110）mm，土钉钢筋为1Φ20～22。喷锚面层为φ6.5＠200mm×200mm钢筋网和1Φ14横向压筋，喷射100+20mm 厚的C20细石混凝土，混凝土配合比为水泥：砂子：石屑=1：2.5：2。坡顶四周做0.50m宽散水，做法同喷锚面层，坡比0.02：1。支护设计剖面图。土钉支护设计数据见下表

5、本工程土钉墙采用的施工方法如下：

（1）施工工艺流程

开挖工作面→修整坡面→放线定位→用洛阳铲成孔→插筋→堵孔注浆→绑扎、固定钢筋网→压筋→喷射砼面层→砼面层养护

（2）坡面施工

基坑开挖过程中与土方队及时协调密切配合，按设计坡比开挖，严禁超挖，及时修坡，保证坡面平整度。

坡面稳定性不好的部位减少每步开挖深度和长度，或先喷射一层细石混凝土后再进行锚喷施工。

（3）土钉施工

坡面经检查合格后，放线定锚孔位置，用洛阳铲成孔(直径110mm)；检查孔深、孔径、锚筋长度合格后，及时插入锚筋和注浆管至距孔底250-500mm处，及时注水泥浆并二次压浆，孔口部位宜设置止浆塞；水泥浆水灰比宜为0.45-0.50，注浆压力不得小于0.3MPa。

土钉成孔时遇障碍物时，及时通知现场技术负责人，杜绝蛮目成孔，破坏管线。锚筋沿长度方向每隔2m用φ6.5钢筋焊一个三角形托架，使土钉居于锚孔中心。

（4）混凝土面层施工在锚筋头部做喷射混凝土厚度100mm的标记。将φ6.5的钢筋编成＠200mm ×200mm的网片，用插入土中的钢筋固定，用加强筋压紧穿过锚头钢板。钢筋网片均应与上部搭接，给下步留茬，搭接长度不小于30cm，接茬避免在同一直线上，经检验合格后喷射100mm厚C20细石混凝土。

6、由于本工程地质情况复杂，本工程整个支护采用施工与设计紧密结合，设计时采用动态设计，及时根据施工现场的实际情况进行设计的变更及验算，本工程的所有计算均采用“理正”与“启明星”基坑支护设计软件比较计算分析。

（1）分析本工程的地质概况，基坑边坡支护深度范围内对土钉墙设计与施工不利的因素有以下地质：

地面下5m深度范围内为杂填土，内含大量的砖块等建筑垃圾，为近期回填土，土层松散，土方开挖后，根本来不及支护，松散回填土随着开挖塌方；工程地质勘察报告无杂填土等支护结构计算所需的重度（γ）、粘聚力（c）、内摩擦角（φ）参数，我们总结以往工程的经验，统计了大量的γ、 c、φ参数后，得出该地区的经验数据，经注浆加固处理后，上述杂填土、素填土土层的c、φ值提高10～30%，以杂填土c值提高最明显。我们一直以经验数据取值参考于支护结构计算，实践证明改用经验数据接近土层实际的，可以采用。

（2）整体稳定系数

支护结构计算最后获得整体稳定系数如何取值？我们认为：条分法作稳定分析，整体稳定系数取K=1.2~1.3为妥（规范中规定一般不小于1.30m），基坑深、土质差取高值，反之取低值；基坑支护施工期受大气降水、地下管道渗漏水及土体徐变等不良因素作用，设计时整体稳定系数宜增加0.1~0.2。

（3）喷锚支护设计前应对基坑周边地面荷载详细调查，尽量使地面荷载取值接近实际，对紧邻基坑边的建筑物基础埋深、距离、荷载值调查清楚，地面荷载值参加支护计算，是确定支护结构的重要数据；就是在离基坑边的距离大于基坑深度的建筑物荷载，以扩散角法则对基坑壁虽无直接影响，但其仍影响到基坑整体稳定性，降低稳定系数，所以支护设计时仍要进行验算其对整体稳定系数的影响程度。

（4）土钉墙支护设计与施工过程中，密切对土钉墙进行了变形检测，及时根据检测结果进行动态设计，规范中规定土钉墙最大变形不超过30mm，但是根据本工程的实际情况，土钉墙的变形应该与开挖深度成比例，总结以往的观测经验本工程变形控制在开挖深度的1‰。

（5）本工程设计及施工过程中，根据规范的要求进行土钉设计阶段的抗拔力验收以及施工完成施工质量的抗拔力验收均达到设计120％，达到预期设计效果。

7、土钉墙施工过程中遇到的问题及处理措施

（1）由于地质条件、施工的复杂性，基坑北侧及东侧各边坡地坪标高不一致，基坑深度也不同，边坡土钉的排数与设计不一致，发生变化，根据施工现场的情况，土钉长度和间距应根据现场

的实际情况做了相应调整，局部增加一排土钉；

（2）基坑北侧因地下障碍物而无法按设计孔位或设计长度进行成孔施工，施工过程适当调整了土钉的入射角度、间距和位置，以避开地下障碍物。土钉角度由10度调整为5度，局部土钉的位置间距采用平均间距综合考虑计算；

（3）成孔过程中西侧边坡由于距离管线比较近，管线渗水，土钉成孔缩颈、塌孔现象，可采用了如下方法之一解决：

○1成孔后立即下土钉并随即注浆。

○2已缩颈的土钉孔应二次成孔以保证孔径；若二次成孔无法保证孔径，应在相邻处补孔；

○3局部土钉缩径、塌孔严重而无法用洛阳铲成孔，采用了钢管花管作土钉打入土体并灌注水泥浆，部分塌孔严重采用锚杆机成孔；

○4当基坑东侧地下管线距基坑较近，管线埋置范围较大时，可采用加长、加密土钉支护措施。当管线自身高度小于1.4m的土钉，采用喷锚支护时上下土钉应错开管沟位置。

（4）基坑开挖到－10.0m以下时因粉细砂层土质较松散而发生局部土体不稳定，采用的方法如下：

○1视土质情况减小土方开挖深度；

○2可在土方开挖后立即喷射一层40mm厚的砂浆或混凝土，再进行土钉施工；

○3若不稳定土体已塌落，视塌落土体大小用编织袋或草袋等物体装土填充密实后，挂钢筋网或进行压力注浆，再进行下一步工序施工。

（5）施工过程中西侧边坡由于距离管线比较近而管线渗水，影响坡体稳定时

○1首先与建设单位密切配合，了解了施工场区周边地下管线(上、下水、污水、雨水及消防等)有渗漏现象，及时切断水源并进行补漏和堵截；

○2同时采取在边坡设置导流花管的方法将土体中水导出，基槽内设置盲沟和集水井，用水泵将水尽快排出基槽；

○3增加边坡监测次数，做好记录并及时上报。

近几年来，虽然在喷锚支护技术应用上有些进展，但缺乏可靠数据，今后应加强测试数据收集与研究，如：对杂填土注浆后粘聚力、内摩擦角、渗透系数的检测，土钉抗拔力试验，测得实际抗拔力并与设计值比较，取得较切合实际的土体摩阻力参数；喷锚面层厚度、配筋计算及试验，取得接近实际的数据，其目的使喷锚支护技术应用更成熟、更经济实用，提高市场竞争力，确保基坑支护的安全稳定。