深基坑土钉墙支护方案设计与施工探究

一、工程概况

河南省安装集团办公暨培训中心综合大楼位于洛阳市伊滨区伊洛大道与团结路的交叉口，由1栋25层主楼和4层裙房以及2层地下车库组成，总建筑面积65810M2。±0.0标高132.65，采用天然地基。其中主楼为框架结构，采用筏板基础，基础埋深±0.0以下12.8米，裙房及纯地下车库采用独立基础+防水板，基础埋深±0.0以下11.5米。

二、编制依据

1、根据设计部门提供的施工平面图纸；

2、《河南省安装集团办公暨培训中心综合大楼岩土工程勘察报告书》； 3、施工现场及周边环境的具体情况； 4、施工执行规范：

《建筑基坑支护技术规程》（DB JGJ120-99）

《湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程》（JGJ167-2009） 《基坑土钉支护技术规程》（CECS96：97） 《锚杆喷射混凝土支护技术规程》（GB50086-2001） 《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002） 三、工程地质条件

根据勘察报告，拟建场地地貌单元属于伊河Ι级阶地，场区地层分布呈河流阶地“二元”结构，根据室内土工试验及原位测试成果进行综合分析，勘探深度范围内的地基土自上而下分述如下：

1、素填土：黄褐色，以黄土状粉土、粉质粘土形成的素填土为主，层厚0.40～1.50m。土钉锚固体与土体的极限摩擦阻力标准值qsik=20kPa。

2、黄土状粉质粘土：黄褐色，可塑为主，干强度中等，韧性中等，无摇振反应，稍有光泽反应，属中压缩性土。层厚2.90～3.90m，土钉锚固体与土体的极限摩擦阻力标准值qsik=55kPa。

3、卵石：杂色，饱和，中密为主。卵石含量约60～70%左右，以砂、粘性土、圆砾充填，级配较好，分选性一般，层厚约3.40～8.50m，土钉锚固体与土体的极限摩擦阻力标准值qsik=120kPa。

4、卵石：杂色，饱和，中密为主，局部为密实。卵石含量约70%以上，磨圆度较好，分选性一般，级配较好，颗粒间以砂、粘性土及少量圆砾充填，层厚约0.80～4.70m。土钉锚固体与土体的极限摩擦阻力标准值qsik=100kPa。

四、基坑周边环境及水文地质条件

该场地位于洛阳市伊滨区，场地平整，周围无建（构）筑物分布。勘察期间，各钻孔内均见地下水，地下水初见水位埋深在自然地面下11.9～12.5m之间，相应稳定水位标高在120.25～120.34m之间。施工时需采用降水措施。

五、支护施工方案

（一）基坑支护结构类型选择

本工程考虑到周邊环境和空间限制，将基坑分为2个类型，即①②层土采用土钉墙联合预应力锚杆进行支护，③④层卵石采用花管注浆，土钉墙边坡坡度为1：0.3放坡，地面设计均布荷载为15kPa，土钉墙支护距坡顶6.0m范围内禁止堆载，基坑设计的使用期限为九个月。

（二）基坑支护方案的设计

1、钢筋土钉墙锚固体直径为110mm，钢管土钉锚固体直径为100mm，土钉长度为6.0m～13.5m，注浆用水泥为普通42.5R硅酸盐水泥，水灰比为0.45～0.5，注浆压力控制在0.3～0.5MPa，强度不低于M10。预应力锚杆用三级φ22的HRB335级钢筋，待锚固段强度达到70%后做自由段注浆。待锚杆强度达到70%后施加预应力。

2、花管土钉墙采用Φ48、壁厚3.0的钢管，长度为6.0m～13.5m每隔2米焊接一个居中支架，将土钉安放在孔内，花管上面每隔40cm打φ8出浆孔，并在浆孔上面焊L40×40×4的角钢作为倒刺。

（四） 支护施工组织部署 1、施工方法

A、修坡：基坑开挖用反铲式挖土机分层分段开挖，开挖深度不能超过2.0m，长度为20～30m。预留5～10cm厚人工修坡，开挖深度在土钉孔位下30～50cm，预留成孔工作面宽度8～10m，确保边坡的立面和壁面的平整度。遇有滞水及残留层间潜水时，要在坡面上每隔1.0米插放一个导流管，疏导上层滞水对坡面的作用。

B、成孔及绑扎钢筋网

本工程主要采用人工洛阳铲成孔。

在坡面修正好后绑扎钢筋网，钢筋网用扎丝绑扎、固定，钢筋接头采用搭接形式。在边坡坡面上，按照设计方案敷设100*100钢筋网，网片之上下层间的竖向钢筋搭接长度应大于300mm，以保证钢筋网的整体性，在地表距边坡1.0m处打一排深约500mm的短钢筋，各钢筋之间用二级16钢筋焊接起来，便于挂网，基坑边缘修成比较平缓的弧面，便于雨水流过。钢筋保护层厚度不宜小于20mm。

C、土钉制作与安放 为了土钉定位于孔的中心位置，需沿长度每隔2.0m焊上定位支架，定位支架的高度不小于2.5cm，支架采用φ6热扎盘条握弯做成，每个断面固定3个支架，要确保土钉钢筋能够居中。土钉如果长度不够需要焊接时采用双面焊接。下部卵石采用打入式花管，花管上面每隔40cm打φ8的出浆孔，梅花形布置。

D、注浆 注浆质量是保证土钉抗拔力的关键。在施工中必须认真按照设计要求，严格控制配比，并根据施工需要采取措施确保浆液的流动性和提高强度，使土钉尽早进入工作状态。注浆方式采用底部注浆，即将注浆管插入孔底（距孔底500mm），浆液从孔底开始向孔口灌填。当浆液从底部充满至孔口时，还需进行多次补浆，一般不少于2次，保证浆液注满孔内。向孔内注入浆体的充盈系数必须大于1.0。浆体应搅拌均匀并立即使用，开始注浆前、中途停顿或作业完毕后需用水冲洗管路。

E、土钉端部焊接

土钉端部对弯成环状，加强筋均穿入土钉端部弯钩中。 F、喷射混凝土

喷射混凝土强度等级采用C20，碎石的最大粒径不超过10mm，喷射混凝土机的工作压力为0.3～0.4MPa。喷射厚度为100㎜。作业面的喷射顺序应是自下而上，从开挖层底部开始向上喷射，这样可防止喷射混凝土由于自重悬吊于上层

土钉，增加上一层土钉荷载，尤其是当上层土钉注浆和喷射混凝土尚未达到一定强度时，更要尽量避免。对于局部脱落亏坡的部位，要分层喷射，每层喷射厚度不应大于50mm，待第一层混凝土初凝后，再喷射第二层混凝土。施工中掌握好喷头角度，降低回弹量，在喷过的混凝土终凝两个小时后，洒水养护3-7天。

2、施工流程

土方开挖→修坡→测量放线→成孔→安装土钉→注浆→挂钢筋网→焊接加强筋→焊接锚头→喷射混凝土→养护→监测。

（五）注意事项及应急预案

根据现场实际情况，土钉施工中遇到管线或者降水井时位置可做适当调整。加强基坑施工、设计、监测单位的联系，及时提交监测资料，根据监测结果和现场情况变化及时会同各方做好施工工作，确保施工安全。基坑周边应设置安全防护栏杆，当施工中出现控制标准值时，应立即停止开挖，回填砂土袋、反压堆土。如发现基坑边坡变形较大或变化较快，人员应立即撤离，随后加打预应力锚杆或超长土钉或者增加支撑等措施。

（六）现场检测

1、土钉采用抗拉试验检测承载力，每一种长度的土钉试验数量不应小于3根，不宜小于土钉总数的1%。

2、注浆用的水泥砂浆应做抗压强度试验，每批注浆取不少于1组，每组6块。

3、面层喷射混凝土应做抗压强度试验，每500m2取一组试块，每组3块。 4、面层混凝土厚度采用钻孔检测，钻孔数量宜每100m2墙面一组，每组不应少于3点。

六、支护成果

本工程自土方开挖至土方回填历时15个月，最大沉降量为4.5mm，平均沉降量为1.3mm，达到了预期目的。实践证明：本工程采用的深基坑土钉墙支护方案的选择、设计、施工等方面是成功的，切实保证了工程施工的安全。