中电建建筑集团有限公司第一工程公司
摘要：复合土钉墙是将土钉墙与一种或几种单项支护技术或截水技术有机组合成的复合支护体系，它的构成要素主要有土钉、预应力锚杆、截水帷幕、挂网喷射混凝土面层、原味土体等。
关键词：复合土钉；预应力锚杆；监测
1 前言
本工程住宅楼4#地下3层，地下建筑面积2883.73平米；5#地下3层，地下建筑面积1940.28平米；地下车库2层，建筑面积为28577.51平米。土方开挖深度为10.977m。本工程场地总体上呈矩形状，住宅楼及地下车库基坑支护剖面为（1-1剖），采用1：0.4放坡复合土钉墙支护结构。散水宽度800mm，基坑预留肥槽宽度800mm，根据开挖部位及深度设置1个支护剖面，见附图1、附图2。
开挖深度10.977m，采用复合土钉墙支护结构，详见表1复合土钉墙参数表。
沿基坑开挖深度共设5层土钉2层锚杆，放坡比例为1：0.4。
表1 复合土钉墙参数表
C图2 剖面配筋图（锚杆图）
2 钢筋配置及喷射施工要求
各剖面土钉主拉杆为1根20mm或18mm螺纹钢筋，另外在网片横向土钉层水平位置放置横压筋114，土钉孔位置放置竖压筋，与所有土钉主筋端头相连，土钉主筋及横、竖压筋均采用螺纹钢（HRB400）。坡面编制钢筋网片，网格间距200mm×200mm，网片钢筋采用φ6.5钢筋（HPB300）。
锚杆杆体采用1-7Ф5mm1860级钢绞线，钢绞线配筋数量详见各剖面参数。复合土钉墙预应力锚杆锁定在20b槽钢上，锚垫板采用15mm厚钢板，规格：200mm×140mm。护坡桩预应力锚杆锁定在25b工字钢上，锚垫板采用25mm厚钢板，规格：300mm×250mm。
土钉墙面层喷射砼强度等级为C20，水泥采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥，砂为中砂，豆石粒径<25mm，灰：砂：石=1：2：2。土钉、锚杆倾角均为10°，土钉孔径φ100mm，锚杆孔径150mm，孔内注入水灰比为0.55的水泥浆，水泥浆固结体的强度M20。
3 工具、设备的准备及备品备件的检查
由于工程量大、施工面分布广、工期紧、交叉作业多等诸多因素，在施工机具设备组织方面必须根据工期开展的实际进度与现场施工条件的具体情况，进行现场科学管理，对人力资源进行交替、穿插等合理调配，科学地安排，详见表2工具及设备表、表3测量设备。
表2 工具及设备表
4 主要试验计划
（1）对进场的钢材应有出厂合格证，每批次每种规格做一组原材试验。
（2）对进场的水泥包含水泥厂家的营业执照、年检、在北京备案资料等成套资料以及水泥3天强度检测报告、水泥合格证等，每200t做一组原材试验，不足200t的做一组原材试验。
（3）对进场的砂石，每400m3或600t做一组原始试验，不足600t的做一组原材试验。
（4）喷射混凝土试块，喷射混凝土时，每台班留置1组试块。
（5）水泥浆试块，每台班留置1组试块。
（6）土钉拉拔检测试验：由专业检测机构进行检测，同一条件下，检测数量不宜少于土钉总数的1％。
5 土钉墙施工工艺
5.1 施工工艺
坡面修整→孔位定点→洛阳铲成孔→杆体制作、安放→注浆→挂网→土钉与加强筋焊接→喷射混凝土面层。
5.2 施工方法
（1）修整工作面
机械开挖后的土质边坡，必须经过坡面修整，清掉坡面虚土及保护土层。基坑边坡按要求分步开挖，严禁超挖削坡。
（2）测量放线
根据设计方案，使用水准仪投放每步土钉的水平设计标高，间隔20m设置标高控制桩，在两相邻定位桩中间挂线定钻孔孔位。
（3）土钉成孔
1）土钉成孔前，应按设计要求定出孔位并作出标记和编号。孔位的允许偏差±100mm。钻孔倾角误差±1°，孔径允许偏差±5mm，孔深允许偏差±50mm。成孔过程中遇有障碍需调整孔位时不得损害支护原定的安全程度。
2）本工程土钉成孔采用人工洛阳铲成孔，为保证土钉成孔角度，土钉施工作业面开挖坡度不小于80。
3）成孔后要进行检查，对于孔中出现的局部塌孔或掉落松土应立即处理。成孔后应及时安设土钉并注浆。
4）土钉钢筋置入孔中前，应先设置定位架，保证钢筋处于钻孔的中心部位，支架的构造应不妨碍注浆时的浆液自由流动。支架为φ6.5钢筋与土钉焊接而成。
（4）杆体制作
土钉杆体制作可与修整坡面、测量放线等工序同时进行，并在钻孔前完成。杆体采用120（18）钢筋。杆体前端围弯呈“L”形并与另“L”形短钢筋焊接成双“L”形与水平加强筋焊接，钢筋围弯角度90°，围弯直径≥100mm，围弯直线段长度≥140mm，杆体上每隔2.0m焊定位支架一道，见附图3土钉节点大样图。
图3 土钉节点大样图
（5）放置杆体
成孔结束，放置土钉杆体，放置杆体应对正杆体的方向，保持双L弯钩水平，禁止杆体置入后再扭转方向。放置过程中注意减少对孔壁土层的扰动，土钉外端剩余高度应与面板厚度及预计的钢筋网片位置相配合。
（6）注浆
土钉钢筋置入孔中后，采用常压方法注浆填孔。注浆时采用底部注浆方式，注浆导管底端应先插入孔底，注浆导管底端距离孔底500mm，向孔底注入水泥浆，同时将导管以匀速缓慢撤出，保证孔中气体能全部逸出，注浆后间隔15分钟左右进行补入水泥浆，补浆次数不少于2次。
注浆用水泥浆，用普通P.O42.5普通硅酸盐水泥搅拌而成，水灰比为1：0.55。水灰比施配置如下：在搅浆桶内侧标记装入水面位置，并计算水的重量（假设500kg），用计量设备称取（275kg水泥），放入搅浆桶内进行搅拌，水泥浆应拌和均匀，随拌随用。
（7）面层钢筋网片绑扎
1）钢筋网片用φ6.5的盘条加工而成，网格规格为200×200mm，允许误差10mm。可用火烧丝绑扎而成，搭接长度不小于一个网格边长。
2）土钉与网片用Ф14主筋横竖向连接在一起。
（8）喷射混凝土
1）在喷射混凝土前，面层内的钢筋网片应牢固固定在边壁上并符合规定的保护层厚度要求。安排专人在土坡面上钉入面层厚度（100mm）控制标杆，并派专人检查，安装钢筋网片可用插入土中的钢筋固定，在混凝土喷射下应不出现振动。
2）钢筋网片可用焊接或绑扎而成，网格允许误差±10mm。钢筋网铺设时每边的搭接长度应不小于一个网格边长或250mm，如为搭接焊则焊长不小于网筋直径的10倍。
3）喷射混凝土强度为C20，粗骨料最大粒径不宜大于15mm，施工前对进场材料进行配合比试验，根据配合比试验结果，计量配置搅拌混凝土干料。
4）喷射砼厚度为100mm，必要时进行养护。
6 预应力锚杆施工
6.1施工流程
锚杆（干作业成孔）施工流程：
测量定孔位→钻机就位→调整角度→成孔至设计深度→提钻→检查孔深→下锚筋→一次注浆→二次高压注浆→养护→安装锚索围檩→焊锚具→张拉锚索→锚头锁定→割除锚头多余钢铰线，对锚头进行保护，见图4锚索施工工艺流程图。
图4 锚索施工工艺流程图
6.2 一般施工技术要求
（1）材料准备
预应力锚索使用的钢绞线符合《SL46-94》的规定，运输中防止磨损，其性能参数必须符合《预应力混凝土用钢绞线》的规定，同时对运达工地的每批钢绞线作外观检查和抽样拉力试验，抽样结果和出厂产品质量证书、标志、说明书等报监理工程师批准后使用。
预应力锚索的锚具必须有厂家产品合格证书，并且应符合国家关于钢材质量的规定。
采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥，水泥质量应符合规范要求。过期、变质水泥不得使用。
（2）开挖工作面
土方开挖至锚杆标高下500mm。锚杆施工前需测量定位。
（3）钻机就位
钻机就位，调整机身，用量角器测定钻杆角度。
（4）钻孔施工
1）根据土质情况用螺旋锚杆机干作业成孔，如果螺旋锚杆机无法干作业成孔时，则采取水泥浆护壁成孔以确保锚杆拉力满足设计要求。
2）成孔深度不小于设计深度，钻至孔底后空转排虚土。
3）严格控制孔位、角度、孔深、孔径，且不得向两边倾斜，终孔深度应大于设计深度。
4）遇情况及时请技术负责人处理，埋钻不准强拉硬顶，更不准反转。
（5）钢索准备
锚杆体锚固段的钢绞线通过夹紧环和隔离架的交替设置而呈波浪形。隔离架既能使钢绞线分离，使之周边有足够的水泥浆粘附，又能保证所需得保护层厚度不小于20mm，隔离架的间距为2m。将注浆管与锚索一起放入钻机，注浆管从隔离架内通过，端头注浆管内端距孔底50～100mm，保证孔底顺利返浆。
（6）放钢索
1）按设计要求的型号、规格、长度制作锚筋，锚筋长度应预留出用于张拉的长度，见图5锚杆节点大样图。
2）锚杆的自由段范围内的纲绞线应用塑料管包好。
3）每隔2.0m设置中心支架，并用铅丝捆住绑实。
4）锚筋下置须专人指挥，不准强推，以防塌孔，锚筋下置连同注浆管一同下置孔底。
图5 锚杆节点大样图
（7）注浆
1）锚索注浆采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥，水泥浆的水灰比为0.55。
2）锚索注浆用BW250/50压浆泵，常压0.6MPa，注浆时浆液必须过筛，每孔的浆必须在初凝前注完，一次注浆半小时后进行二次补浆，如渗浆严重，可补2-3次，灌注中途不准随意停泵，以防堵塞。
（8）预应力锚杆张拉与锁定
锚杆浆体强度达到15MPa或达到设计强度的75％以上时，方可进行锚杆张拉与锁定。
预应力张拉锁定工艺流程：上好锚具→安装千斤顶→开动油泵分级加荷→量变形初始值→卸荷至锁定值锁定。
锚杆张拉锁定按以下步骤进行：
1）锚杆张拉荷载应取锚杆设计轴向拉力标准值Nk的1.2倍，即1.2Nk；
2）锚杆初始荷载取轴向拉力标准值Nk的0.1倍；对锚杆预张拉1～2次，使杆体完全平直，各部位接触紧密；
3）采用单循环加载法，每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载，逐级加载。加载及卸载分级与观测时间宜按表4规定进行。
4）在每级加载等级观测时间内，测读锚头位移不应少于3次。
5）当观测时间内，锚头位移增量不大于1.0 mm时，可视为位移收敛；否则，观测时间应延长至60 min，并应每隔10 min测读锚头位移一次；当该60 min内锚头位移增量小于2.0 mm时，可视为锚头位移收敛，否则视为不收敛。
6）锚杆张拉过程中遇下列情况之一时，应终止继续加载：①从第二级加载开始，后一级荷载产生的单位荷载下的锚头位移增量大于前一级荷载产生的单位荷载下的锚头位移增量的5倍；②锚头位移不稳定；③锚杆杆体破坏。
7）锚杆张拉过程中及时做好张拉记录。
（9）封锚
预应力张拉达到设计值后，作好记号。
观察三天，没有异常情况即可用手提砂轮机切除多余钢绞线。
6.3 锚杆试验要求
6.3.1 一般规定
（1）试验锚杆的参数、材料、施工工艺及其所处的地质条件应与工程锚杆相同。
（2）锚杆锚固段浆体强度达到15Mpa或达到设计强度等级的75%时可进行锚杆试验。
（3）加载装置（千斤顶、油泵）的额定压力必须大于试验压力，且试验前应进行标定。
（4）加荷反力装置的承载力和刚度应满足最大试验荷载要求。
（5）计量仪表（测力计位移计等）应满足测试要求的精度。
（6）验收试验锚杆的数量应取锚杆总数的5%，且不得少于3根。
6.3.2 验收试验
（1）最大试验荷载应取锚杆轴向受拉承载力设计值Nk。
（2）锚杆验收试验加荷等级及锚头位移测读间隔时间应符合下列规定：
1）初始荷载宜取锚杆轴向拉力设计值的0.1倍。
2）在每级加荷等级观测时间内，测读锚头位移不应少于3次。
3）达到最大试验荷载后观测10min，卸荷至0.1Nk并测读锚头位移。
（3）试验结果宜按每级荷载对应的锚头位移列表整理，绘制锚杆荷载—位移（Q—s）曲线。
（4）锚杆验收标准：
1）在最大试验荷载作用下，锚头位移相对稳定。
2）锚杆弹性变形不应小于自由段长度变形计算值的80%，且不应大于自由段长度与1/2锚固段长度之和的弹性变形计算值。
7 基坑监测
7.1 基坑结构监测
基坑监测是基坑工程中重要的组成部分，尤其超深、周边环境复杂的基坑，监测工作是必不可少的，没有基坑监测就不能及时发现基坑的安全隐患。实践证明，忽视基坑监测造成的后果是灾难性的，因此，必需对基坑监测引起足够重视。根据本工程的具体情况，依据有关规范的规定和基坑支护设计方案及建设单位对基坑监测的有关要求，本次基坑监测包括以下内容：
基坑支护结构的监测：主要包括支护结构的水平、沉降位移监测；基坑周边环境的监测：主要包括基坑周边道路及地面沉降观测、巡视监测等。
本工程基坑监测除施工单位自行监测外，业主应委托有资质的第三方进行变形监测；
7.2 基坑安全监测
本基坑侧壁安全等级为二、三级，基坑监测包括：
（1）支护坡体水平、沉降位移监测；
（2）基坑周边建筑、道路及地面沉降观测；
（3）水平变形和地面沉降监测预警值和控制值见表5。
表4 锚杆张拉加、卸载分级与位移观测时间
根据国家标准《建筑变形测量规程》（JGJ8-2007），并结合本工程周边建筑物分布情况，在工程压力传播范围以外预先合理埋设至少两个永久性高程基准点（埋设方法如图6所示），组成该工程沉降观测的基准点。
图6 基准点埋设方法示意图
8 结束语
复合土钉墙支护具有轻型，机动灵活，适用范围广、造价低、工期短、安全可靠等特点，支护能力强，可作超前支护，并兼备支护、截水等效果。在实际工程中，组成复合土钉墙的各项技术可根据工程需要进行灵活的有机结合，形式多样，复合土钉墙是一项技术先进、施工简便、经济合理、综合性能突出的基坑支护技术。
实践证明，在地质条件复杂的地方，复合土钉墙具有传统土钉墙无法比拟的优势。采用形式多样的复合土钉墙支护技术，可以大大拓宽传统土钉墙支护的适用范围。我们相信，随着对设计计算和构造形式的深入研究，复合土钉墙技术必将获得更加广泛的应用。
参考文献：
[1]GB50026-2007 工程测量规范.
[2]DB11/T446-2007 建筑施工测量技术规程.
[3]JGJ120-2012建筑基坑支护技术规程.
[4]GB50086-2015岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范.
[5]JGJ18-2012钢筋焊接及验收规程.
[6]DBJ01-83-2003建筑工程施工现场安全防护、场容卫生、环境保护及消防标准.
[7]GB50497-2009建筑基坑工程监测技术规范.
[8]GB 50739-2011复合土钉墙基坑支护技术规范.
[9]CECS96：97基坑土钉支护技术规程.
[10]建质[2009]87 号《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》.
[11]20140519北京市深基坑支护工程设计质量动态监管（暂行）办法（草案）.
[12]京建发【2013】435号-建委关于基坑支护监测项目和监测频率的规定.
论文作者:李健
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/26
标签：基坑论文; 锚杆论文; 位移论文; 钢筋论文; 荷载论文; 水泥浆论文; 注浆论文; 《防护工程》2018年第32期论文;