锚管土钉墙支护技术在深基坑支护工程中的应用
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作者: 邱伟
摘要：文章结合实际负责施工的工程实例，根据工程地质勘察报告中的土体岩土力学性质出发，详细阐述了在城市中心区改变传统土钉形式，以锚管土钉墙支护技术为主的深基坑支护的技术设计，并结合设计方案，提出并实施了施工过程中的技术及质量控制要点，并对基坑开挖后的沉降及位移监测效果进行了具体对比分析。
关键词：深基坑；锚管；土钉墙支护；沉降及位移监测
中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）30-0064-02
1 工程概况
徐州市龙泰大厦位于市中心黄金地段，为高层商住楼，主楼为28层，裙楼为5层，长约70.5m，宽约38.8m，总高度96.4m，框剪结构，筏板基础。基础埋置深度-11.5m。带二层地下室。基坑设计开挖深度7.3～11.4m。开挖过程中采用土钉墙支护方案，基坑周围有建筑物及大量地下管线，北侧是老牌楼，距故黄河古道约50m，西侧是中山北路主干道，东侧是牌楼市场，南侧是金地商都，基坑的设计及施工难度极大。
2 工程地质情况
本基坑地质条件相差较大，地面高差悬殊，拟建场地处在陡坎坡体上，北高南低，高差约2.5m，地层自上而下依次分布为：杂填土层：厚度差异较大，呈东厚西薄状，在0.70～5.5m之间；粉土层：厚度0.55～7.0m，局部区域缺失；古城下城层：历史上徐州古黄河泛滥形成，为粉土层夹杂大量古城墙及条石，埋深8.1～15.6m。地质情况不利于基坑的设计及施工。
3 设计方案
经过各种方案的对比分析，本着经济合理的原则，结合岩土工程地质勘察的情况，决定采用土钉墙支护方式；由于粉土层较厚，影响土钉锚固段成形的效果，土钉材料改为使用锚管，使实际效果更为可靠。本工程采用北京理正基坑设计软件进行整体稳定性验算，按照现行有关技术规程，基坑边坡支护工程的安全等级为一级，工程的重要性系数为1.0。本工程主楼与裙楼的筏板板底标高不一致，使得基坑边坡深度相差较大，为了合理经济地支护基坑，根据不同的深度分区分别进行支护。主要考虑保证坑壁土体稳定及周围留有一定的施工空间，采用适度放坡后土钉墙支护的方案。
3.1 土钉设计参数
基坑底边线距离基础边线1.0m，基坑顶边线距离基坑底边线3.0m。土钉梅花状布置。土钉直径130mm，土钉钢筋改为锚管，直径45mm，壁厚5mm，土钉与水平面之间的夹角为13°～15°。土钉固结用水泥素浆，锚管内水泥浆封住，采用32.5级复合硅酸盐水泥，水灰比0.5。
3.2 挂网、喷射混凝土的设计
喷射混凝土厚80mm，配钢筋网为φ6@200×200
mm，加强筋为4φ16mm，长度400mm，在坡顶位置上包300mm。
喷射混凝土可根据土质情况分两次喷射，也可一次喷射成型。第一层40mm混凝土喷射完成后，挂设钢筋网，保证钢筋网距离坡面40mm，然后紧固土钉，再喷射第二层混凝土至设计厚度，喷射混凝土强度等级为C20，喷射混凝土配合比为水泥∶砂∶石=1∶2∶2。
4 施工与监测
4.1 施工技术要求
4.1.1 开挖、修坡。土钉墙施工随工作面开挖分层施工，开挖高度按照土钉的设计高度1.5m分层进行开挖，严禁超控。每层开挖宽度取决于土体堆积稳定时间和工作流程。对开挖后的边坡段，用人工及时修整，清除待喷面上的松散杂物，以便于后面初喷、成孔的施工。
4.1.2 初喷混凝土。边坡修整后，立即喷射40mm厚的混凝土层，使暴露的土体及时封闭，以免风化、坍塌。在边坡土体稳定的情况下，可先完成土钉后再进行喷锚。
4.1.3 成孔。按设计要求施工，孔深见设计图孔径100mm，层高1.5m，第一层距地表1.0m，倾角15°。成孔时必须干式钻进，避免冲洗液冲刷孔壁，降低土钉的抗拔能力。在地下城位置如遇到成孔困难时，可用锚管注浆完成土钉。
4.1.4 设置土钉。成孔后，应及时将锚管连同注浆管送入孔内，在放置锚管前尽可能对孔内残存及扰动的废土进行清除。锚管上间隔2.0m设置一组导正支架。
4.1.5 注浆。灌注纯水泥浆至孔口溢出，必要时进行补浆一次。为防止水泥净浆固结收缩时降低
土钉的锚固力，掺入水泥用量3%的氧化钙类膨胀剂。
4.1.6 编钢筋网、焊接锚杆头。钢筋网为φ6@200×200mm，加强筋为4φ16mm，长度400mm。加强筋与锚管进行焊接。
4.1.7 终喷混凝土。按设计要求喷到所需厚度。喷射混凝土终凝20h后，应喷水养护，养护时间大于3d。
4.1.8 3d后再进行相邻土体或下一层体的开挖，并进行下一段土钉墙的施工。根据土质情况可适当缩短时间。
4.1.9 施工流程（略）。
4.2 开挖期间沉降及位移监测
本基坑周边顶共布置36个点进行边坡土体顶部的水平位移和垂直位移的监测，监测点间距15m，其中东西各布置10个点，南面布置6个点，北面布置10个点。在施工期间要求每天观察一次，若发现异常情况如地面突然开裂、裂缝持续增大或位移日增量超过3mm等，则加密观察。
在基坑北面的土钉墙由于地面高、支护深，土钉墙的水平位移和垂直位移的监测应予以特别重视，在施工期间要求每天观察一次，施工结束后要求一周观察一次，若发现有水平位移和垂直位移应立即采取相应的措施。施工表明，基坑北面的测点水平位移测量较大，测点W4、W5、W6在基坑北面支护中段，主动土压力影响较大，最终积累水平位移明显偏大，最大值分别为60mm、65mm和71mm，其余测点在设计要求的范围内。总体来看，各测点的水平位移在施工期间增长较快，施工结束后趋于稳定。
5 结语
综上所述，在现代高层建筑深基坑工程中，土钉墙支护以其经济实用、安全可靠的特点优势正逐渐得到越来越广泛的运用；为了增加锚固段的可靠性，可通过使用锚管代替土钉钢筋从而有效控制土钉成形，而在软土地区，尤为有效。
参考文献
[1] 建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-2012）[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.
[2] 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.
[3] 基坑土钉支护技术规程（CECS96197）[S].北京：中国建筑工业出版社.
作者简介：邱伟（1976-），男，江苏铜山人，徐州长城基础工程有限公司（徐矿集团地质勘探工程处）徐州分公司经理，工程师，研究方向：地基与基础工程施工。
（责任编辑：秦逊玉）
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