（江苏双楼建设集团有限公司，江苏南京210013）
摘要：玻璃纤维增强树脂（GFRP）土钉基坑支护技术施工简便、灵活快捷，所形成的基坑边坡支护结构受力科学，安全稳定可靠，且使用维护成本降低，同时应用GFRP土钉能减少钢筋生产时能源消耗和环境污染，具有良好的推广应用价值。
关键词：玻璃纤维增强树脂（GFRP）；土钉；成孔；注浆
前言
由江苏爱信诺航天信息科技有限公司投资建设的爱信诺软件研发中心工程位于南京市高新区浦泗路与高新路交叉口，工程实景如图1所示。为框架-剪力墙地下2层，地上19层，总建筑面积47237m2。主要使用功能为科研、办公用房。其214700mm长、39800mm宽、9.6m深基坑设计采用了玻璃纤维增强树脂（GFRP）土钉基坑支护技术。
1技术特点
采用玻璃纤维增强树脂（GFRP）代替传统钢筋作为土钉来加固基坑周边现场原位土体，施工时通过采取土中钻孔后置入GFRP土钉，并沿孔全长注浆、在坡面挂网喷射履盖混凝土的方法做成由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射的混凝土面层和必要的防水系统组成的一个类似重力式挡土墙的挡土体系。GFRP土钉支护结构如图2所示。
1-钢筋网片，2-加强钢筋，3-螺母，4-托盘，5-喷射混凝土面层，6-GFRP土钉，7-基坑土体。该技术具有以下特点：
1.1玻璃纤维增强树脂（GFRP）土钉具有自重轻、抗拉强度高、抗疲劳和弹性性能好、热胀系数小、耐腐蚀性等特点，在基坑土钉支护中应用后有利于支护结构偶然超载后的变形恢复，极大地提高了基坑支护结构寿命，降低了使用和维护成本。
1.2玻璃纤维增强树脂（GFRP）土钉易于切割，施工所需机具简单，操作方便，且具有很好的设计性，可根据开挖后的实际地质条件和现场监测数据，及时对设计进行修改。
1.3基坑随开挖随支护，基本不占用施工工期。无需单独施工场地，对于施工场地狭小、放坡难度大的场地具有明显的优越性。
1.4玻璃纤维增强树脂（GFRP）土钉支护工程造价低，与其他支护类型相比，可节省费用10%～40%左右。
1.4玻璃纤维增强树脂（GFRP）土钉支护技术，解决了钢筋因不易切割而对后续地下工程所带来的不必要损失，减少后续施工的难度和处理费用，有利于城市地下空间的持续发展。
2工艺流程及主要施工技术措施
2.1工艺流程
施工准备 → 工作面土方开挖 → 清理修整边坡 → 孔位测放 → 土钉成孔 → 安设GFRP土钉 → 注浆 → 铺设钢筋网片 → 喷射混凝土面层 → 设置排水系统 。
2.2主要施工技术措施
2.2.1施工准备
（1）施工前应确定基坑开挖范围线、轴线定位点、水准基点、变形观测点等，并在设置后加以妥善保护。
（2）按照施工方案选择施工机具与施工工艺，并检查设备的试运转情况，做好现场三通及施工工作面、原材料检验与试配工作及GFRP土钉切割、下料等各项准备。
2.2.2工作面土方开挖
（1）土钉基坑支护工作面土方开挖前应用白灰划出开挖范围线。开挖时按施工方案中确定的分层开挖深度、作业顺序施工，分层挖土厚度应与土钉竖向间距一致，禁止超挖。
土方逐层开挖及土钉施工作业顺序同前。在完成上层作业面的土钉与喷射混凝土面层以前，不得进行下一层土方的开挖，土方开挖如图3所示。
（2）当用机械挖土时，严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动现象，当基坑边线较长时，可分段开挖，每段开挖长度宜为10～20m。
（3）基坑边坡支护分层开挖深度和施工的作业顺序应保证修整后的裸露边坡能在规定的时间内保持自立稳定并在限定的时间内完成支护。应尽量缩短基坑边壁土体的裸露时间，对于自稳能力差的土体（如高含水量的粘性土和无天然粘结力的砂土等）在基坑土方开挖后必须立即进行支护。
（4）土方开挖过程中如遇到土质与原设计不符而发生异常情况时应及时反馈设计单位出具相应的处理方案。
2.2.3清理修整边坡
基坑开挖后，基坑的边壁宜采用小型机具或人工铲锹进行切削清坡、修坡，以保证坡面坡度（或垂直）、平整度方案设计和规范要求，如图4所示，同时埋设喷射混凝土面层厚度用的控制标志。
2.2.4孔位测放
在土钉成孔前，应按设计要求测放出孔位并作出标记编号，如图5所示。孔位的允许偏差不大于100mm。
2.2.5土钉成孔
根据施工经验及现场实际试验情况，基坑边坡土钉成孔一般采用人工洛阳铲钻孔，孔径、孔深、孔距、倾角必须符合方案设计标准，其误差应符合《基坑土钉支护技术规程》CECS 96：97的要求。钻孔直径不应小于80mm，倾角为15°，孔深应比土钉长度多30cm。成孔过程中如遇障碍物而需调整孔位时，不得影响支护结构安全，成孔后应及时进行清孔检查，对塌孔处应及时处理。土钉成孔施工如图6所示。
2.2.6置钉及注浆
（1）置钉。成孔后应及时将孔内残留及松动的废土清除干净，然后将GFRP土钉置入孔中并插入注浆管，在直径Φ25～Φ36mm的GFRP土钉上应设置居中定位支架，以保证GFRP土钉处于孔的中心部位，定位支架沿钉长的设置间距为1.5～2m左右。
（2）注浆。注浆采用两次注浆工艺。一次注浆材料采用水灰比宜为0.38～0.45的水泥砂浆，灌浆量为钻孔体积的1.2倍，注浆压力应控制在0.5MPa左右，注浆管应距孔底250～500mm处。二次注浆采用水灰比为0.5的纯水泥浆，注浆量为第一次注浆量的30%～40%，注浆压力根据现场确定且不小于0.8MPa，稳压时间应大于1min以确保孔中浆料的充盈度，同时将导管匀速缓慢撤出。当导管离孔口0.5～1m时以高压方法注满，并保持高压3～5min。注浆时浆料中需加入早强剂和膨胀剂以提高注浆体的早期强度和增大其与孔壁土体的摩擦力。注浆施工如图7所示。
2.2.7铺设钢筋网片图
钢筋网片采用直径Φ6～8mm盘圆钢筋焊接或绑扎而成，钢筋网格尺寸150～300mm，钢筋网片搭接长度应大于300mm。当喷射混凝土面层厚度大于120mm时，宜设置双层钢筋网片。钢筋网片可用插入土体中的钢筋固定，在混凝土喷射下不应出现振动。GFRP土钉与钢筋网片连接时应将钢筋网片与GFRP土钉固定牢靠，在每排土钉的上下应增设二根通长的Φ14～16mm水平增强螺纹钢筋，并与钢筋网片进行焊接或绑扎，同时通过旋紧与土钉配套的螺母将钢筋网片和增强螺纹钢筋压在托盘下面；钢筋网片的铺设、绑扎与增强螺纹钢筋的设置如图8所示。
在喷射混凝土之前，面层内的钢筋网片应牢固固定在边壁上并符合规定要求的保护层厚度。
2.2.8喷射混凝土面层
（1）喷射混凝土面层所用材料应满足《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086的规定。混凝土强度等级不应小于C20，厚度不应小于80mm。喷射混凝土前应先向边壁土层喷水润湿；喷射混凝土时要控制好水灰比，并应加入速凝剂以提高混凝土的凝结速度，防止混凝土塌落变小。喷射顺序应自下而上，喷头与受喷面距离宜控制在0.8～1.5m范围内，射流方向垂直指向喷射面，喷头供水压力0.3MPa，在钢筋部位应先喷钢筋的后侧，然后再喷填钢筋的前方，防止在钢筋背面出现空隙。也可在铺设钢筋网片之前初喷一次，铺设网片之后再进行复喷，一次喷射厚度不宜小于30mm，不宜大于70mm，回弹率应小于15%。喷射后的混凝土面层应保持表面平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象。面层喷射混凝土施工如图9所示。
（2）为保证喷射混凝土面层的厚度，可利用插入土内起固定钢筋网片作用的钢筋作为标志加以控制。当面层厚度超过100mm时应分二次喷射，每次喷射厚度宜为50～70mm。继续进行下步喷射混凝土作业时，应仔细清除预留施工缝接合面上的浮浆层和松散碎屑，并喷水使之潮湿，为使施工缝搭接方便，每层下部300mm可喷成45o的斜面形状。
（3）喷射混凝土终凝后2h，应根据当地条件，采取连续喷水或洒水养护3～7d。
2.2.9设置排水系统
GFRP土钉基坑支护结构宜在排除地下水的条件下施工、使用，排水措施包括地表排水，支护结构内部排水以及基坑底部排水，以避免土体处于饱和状态和减轻作用于面层上的静水压力。
3质量控制措施
3.1 GFRP土钉运输时应避免损伤，储存堆放应平直，并及时覆盖避免阳光直射。
3.2土钉注浆强度等级不应低于M15，其3天强度不应低于6MPa；喷射混凝土强度等级不应低于C20，其3d不应低于10MPa。
3.3基坑边坡土方开挖后应及时封闭坡面，并在24h内完成GFRP土钉安设和喷射混凝土面层施工。在坡面喷射混凝土面层前，应清除坡面虚土。在淤泥土质地层中开挖时，应在12h内完成GFRP土钉安设和喷射混凝土面层施工。对于刚喷射混凝土坡面（混凝土未初凝）突遇暴雨时，采用塑料薄膜从坡顶向下覆盖，并用木板等重物压住，让坡顶雨水进入截水沟排入雨水管道，防止暴雨冲刷坡面。喷射混凝土后要进行覆盖、养护。
3.4上一层GFRP土钉完成注浆后，并在至少间隔36h或上层GFRP土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后方可开挖下一层土方。
3.5 GFRP土钉间距宜为1.2～2.0m，局部软弱土中可适当增加密实度。GFRP土钉与水平面夹角宜为5°～20°，当上层土较软弱时，可适当增大夹角。
3.6 GFRP土钉砂浆（或水泥浆）保护层厚度不宜小于20mm。
3.7 GFRP土钉必须采用配套的螺母、托盘，并与混凝土面层有效连接。
3.8 GFRP土钉抗拔力试验试验操作方法按《基坑土钉支护技术规程》CECS96：97执行。
3.9 GFRP土钉基坑支护过程中须按规定要求进行基坑安全监测，并根据监测数据结果适时调整支护施工。
3.10 GFRP土钉基坑支护质量检查验收要求应符合表1的规定。
4结语
爱信诺软件研发中心工程深基坑支护采用“玻璃纤维增强树脂（GFRP）土钉基坑支护技术”后，一方面施工方便，无需单独场地，实现了与基坑土方开挖同步交叉施工，有效地缩短了基础工期；另一方面保护了深基坑垂直开挖和周边既有建筑、地下管线的安全，减少了后续施工处理费用，并能解决传统钢筋土钉因不易切割而对后续地下工程所带来的不必要损失，有利于城市地下空间的持续发展，具有显著的经济、社会和环保效益。
参考文献：
[1]GB-50086锚杆喷射混凝土支护技术规范[S]
[2]JGJ-120建筑基坑支护技术规程[S]
[3]CECS-96基坑土钉支护技术规程[S]
[4]GB-50202建筑地基基础工程施工质量验收规范[S]
论文作者:邓居高
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年10月上
论文发表时间:2016/9/12
标签：基坑论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 面层论文; 注浆论文; 土方论文; 玻璃纤维论文; 《建筑建材装饰》2015年10月上论文;