佛山市南海区桂城街道国土城建和水务局广东 佛山 528000
摘要：土钉墙是用于基坑开挖和边坡稳定的一种挡土结构,将土钉与预应力锚杆结合形成的土钉墙结构，因其具有占地面积小、施工速度快、造价低、施工工艺简单等特点,在基坑工程支护中普遍应用。本文依据具体工程概况，对土钉墙在深基坑应用当中的设计难点与要点进行分析探讨，希望为今后的基坑工程作参考。
关键词：土钉墙;深基坑;建筑施工
前言
改革开放之后,我国经济取得了巨大的成就,各个行业都得到了迅速的发展,建筑业也从最初的小型建筑向现代的超高层或者标志性建筑迈进,但在初期由于建筑多数为小型地面建筑,基坑深度并没有达到需要进行支护的深度,所以我国基坑的支护技术一直没有实质的发展。但随着社会的发展,城市的规模在一步步的扩大,城市用地日益紧张,这就使得城市的高楼越盖越高,地基基坑越来越深，为了整个工程的进度和安全，必须选择适当而有效的支护施工方法。
1.工程概况
某基坑工程采用明挖施工，开挖深度为自然地面以下9.6m。地层为新黄土，浅黄色，坚硬～硬塑，具湿陷性,厚度大于10m,承载力等于150kPa。该工程距离坡顶20m，有一栋6层的楼房，为保证基坑和建筑物安全，需对该边坡进行封闭加固。根据土层性状，提出两个加固方案:
方案一，重力式挡墙。挡墙基础宽2m，埋深1.5m，顶宽1m。优点:就地取材，施工方便。缺点:占用建筑场地500m2;挡土墙荷载大，需要地基处理，费用40万元;总造价200万元;
方案二，土钉墙加固。优点:占地面积小，工程造价低。缺点:对施工技术要求高，总造价130万元。
2.施工设计难点
土钉墙的设计难点，主要集中在边坡土体滑动面的选取。通过滑动面的位置，确定各层土钉应锚入稳定土体的长度。实际设计中直接使用直线滑动面简化模型，常用的设计理论有2种:基于加筋土的力学理论;朗金滑动面，假定粘聚力C值为零的均质土。现场实际为C值不为零的粘性土，受到粘聚力的影响，滑动面为曲线。
3.土钉墙施工要点
3.1开挖
先从基坑中部开始，靠近坡面预留30cm为后期修坡，第一层开挖深度控制在1m，严禁超挖，当开挖至6m，及时开始搭设脚手架进行修坡，保证平整度≤±20mm，当坡面有渗水时，应用导流管及时排除。
3.2边坡处理
边坡坡率:1∶0.2高度每6m一级，6m处留平台宽3.0m，并做成向外4%流水坡。边坡平台用C20混凝土，厚0.30m，使整个坡面形成一个整体防护体系。其中边坡平台下设三七灰土垫层，厚0.20m，施工时可以先用挖机翻拌石灰同时利用挖机斗拍打压实。
3.3土钉布置
土钉采用φ28钢筋，成孔直径0.1m，一级坡和二级坡成孔深度分别为8.5m、12.5m，均在项目建筑红线范围内。坡面上下段钢筋网搭接长度应大于0.3m。土钉与钢筋网通过钢筋井字支架焊接，井字支架起到加劲，使土钉网片整体受力，确保土钉将边坡主动土压力传递到土体稳定区内，土钉深固于土体内部，主动支护土体，并与土体共同作用，有效地提高周围土体强度，使土体加固变为支护结构的一部分，从而使原来的被动支护变为主动支护;钢筋网能调整喷层与土钉应力分布，增大支护体系的柔性与整体性。
3.4钻孔
从下至上先定出第一层土钉的孔位，控制好间距开始土钉钻孔。采用下倾式循环冲击式钻机，利用压缩空气控制，成孔效果好，钻机与坡面倾角控制在15°左右，2名工人在左右辅助。由于钻孔中浮尘容易遮挡视线，可以在孔位旁边做好显目标记。
3.5土钉安装
安设土钉钢筋前，先用高压风枪吹除孔内碎石积水。钢筋应无锈迹，加工时候需每隔2m焊一钢筋定位支架以保证钢筋的保护层厚度和方便提拉，吊装需要人工用绳索在上方引导入孔，安装就位后应该位于孔道中间与周围保持同等距离。
3.6灌浆
孔内灌注M30水泥砂浆，采用压力式灌浆法，浆液用普硅32.5水泥，水灰比0.4～0.5，搅拌均匀，随拌随用。灌浆开始前，把孔内松动脱落残留的泥土清除干净，把灌浆管伸至孔底300～500mm的位置，然后随浆液的灌进，将灌浆管慢慢拔出;灌浆压力要小，以100～200kPa为宜，当灌浆管拔至孔口时立即减压为零，以免在孔口造成喷浆。20min后，进行二次注浆，补充由于浆液渗入土体造成的空洞，在孔口设止浆塞，封堵孔口保证不外溢，使孔内土壁充满水泥浆液，保证后期土钉的握裹力。压力注浆一方面用浆体置换出部分土体，提高强度，另一方面，浆液顺土体的裂隙扩散，形成胶结体来加固坡面。
3.7 喷射面层
采用C20混凝土，粗骨料最大粒径应小于12mm，配合比为水泥∶砂∶碎石=1∶2∶2，掺入速凝剂比例控制在2%～3%。由于在城区施工，干喷虽然施工方便但有污染，所以使用较为绿色环保的湿喷。施工分两次喷射，总厚度为0.15m，喷射厚度要均匀，钢筋网和土钉头严禁外露。
采用空压机喷射第一层混凝土前要对边坡进行刷坡整形，清除表面浮土杂物，喷射第二层混凝土要用高压水枪冲洗前一层面上的粉尘和杂物，保证混凝土喷层之间的良好粘接。混凝土应一次喷射到每层的设计厚度，喷射时喷枪嘴应垂直于墙面，最大倾角不超过15°，喷枪嘴与墙面距离以1.0m为宜，喷枪嘴的移动应从下而上水平移动，螺旋喷射，一圈压半圈。
喷射混凝土养生应在喷射完成后立即用茅草或草袋覆盖，在混凝土初凝后开始洒水，使其经常保持湿度，养生持续时间为7～10d。第一层面板混凝土可在成钉前或成钉后喷射，但对于松散土体，必须在成钉前喷射。混凝土面层作用主要是将土压力传递给土钉，保证所有土钉共同作用，此外限制坡面局部坍塌，使土钉不受风化锈蚀。混凝土面层强度达到70%开挖下层，重复土钉支护过程直至该段土钉支护全部完成。
4.基坑开挖支护中的监测
从总体看，虽然周边环境较好，但局部地段有管线和建筑物基础靠近坡面的情况，应做好监控量测。随着开挖深度的加深，土层部分位置有隔水层存在，可能会出现过大变形而引发坍塌事故，为此设定了监测方案，沿基坑坡顶周边和紧邻的建筑物、坡脚位置设置监测点，观察基坑的变形。点位布置情况:
(1)坡顶沿周边打入30个钢筋混凝土定位桩观测沉降水平位移，做好标记，水平间距不宜大于10m;
(2)基坑周围一定范围设置8个测斜孔，孔深12m，用测斜仪监测土体位移;
(3)对紧邻的建筑物布置相应监测点，测量沉降变化;
(4)在基坑阳角和地质条件复杂区段布置监测点，土钉内力用测力计测量。监测点布置如图1。
图1基坑测点布置
基坑监测应贯穿于基坑工程全过程，监测期应从基坑施工开始，直至地下工程完成为止。监测频率在开挖一级坡时为3d，开挖二级坡时为1d，变形异常时应加大频率;当基坑的安全警戒值超限，水平位移连续3d超过2mm/d或累计超过40mm，即判断边坡将失稳，应立即停止施工做好加固处理，并通知监理、设计和建设单位有关人员。当最后100d的沉降速率小于0.01～0.04mm/d，可认为已经进入稳定阶段。
该项目从2016年2月30日第一次监测到7月14日完成全部结构物施工为止，坡顶位移监测120次，测斜孔监测60次，建筑物管线监测40次。
4.1土体水平位移监测
开挖过程中，基坑东边开挖到深度8m发生异常情况，在该点A1、A2测斜孔水平位移在4月10日累积位移达到临界状态，附近的基坑面出现裂缝，位移速率连续数天超过2mm。A2孔处4月20日达到11mm，最大累积位移达62mm，因此造成大规模裂缝，如图2。基坑北边A3孔变形正常，如图3，南边A4孔靠近建筑物，但变形小未超限。
图2A2孔位移曲线
图3 A3孔位移曲线
对于东边的坡面裂缝，在设计单位的要求下，5月初，在地表下2m处增加一行土钉，限制变形发展。通过分析，东侧出现过大位移是因为排水管渗漏，地下水渗入土体，使土体抗剪强度降低。
4.2基坑周边沉降观测
通过全站仪对监测点垂直变形的观测，其中测点B5-B9区域沉降量最大(见图1)，4月份沉降变大，5月份在采取加固措施后，沉降变小，与测斜孔A1A2的情况相符，说明土体主动区在发生水平方向位移时，基底承载力不足而发生下沉。
5.结语
城市建筑物地下管线纵横交错,在此环境下进行深基坑的开挖,设计难度巨大，而土钉墙支护是施工便利基坑支护方法, 工期短、工程造价低，将其应用于深基坑施工当中，并实施有效的监测，能达到安全稳定、经济效益高以及对周边环境的影响小的目的，有助于建筑工程施工的顺利进行。
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【4】董芳芳,耿长银.基坑工程施工中土钉墙支护技术的施工工艺[A].《世界家苑》（2014）[C]. 2014
论文作者:陈隆辉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/15
标签：基坑论文; 位移论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 浆液论文; 工程论文; 建筑物论文; 《防护工程》2018年第4期论文;