浅析某深基坑工程垂直外模复合土钉支护的施工技术

　　摘要:本文结合工程案例，重点对支护方案的选择、垂直外模复合土钉支护设计与施工进行了介绍，同时对施工效果及监测结果作了分析。

　　关键词:深基坑，土钉支护，施工技术

　　1工程案例

　　某商业楼结构距墙1.5m。本工程南北长120m，东西宽36m，地下三层，基底标高为-15.0m，施工现场场地狭小。根据岩土工程勘察报告提供的地质资料，场区地质情况大致为：第①层为粘质粉土和粉质粘土素填土;第②层为粉质粘土;第③层为砂质粉土、粘质粉土;第④层为粉细砂;第⑤层为粘质粉土、砂质粉土;第⑥层为粉细砂;第⑦层为圆砾层;第⑧层为粘质粉土;第⑨层为卵石层;持力层为第⑥、⑦层。水文情况是：上层滞水埋深为2.3—5.2m，潜水埋深为19.6m。本文着重介绍该工程深基坑垂直外模复合土钉支护的施工方法。

　　2土钉支护简介

　　2.1土钉支护的原理

　　土钉支护是以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术，它通过注浆体与土体界面上的粘结力，沿土钉全长为基坑边壁土体提供连续支护抗力，不仅将欲滑移土体的侧向土压力传递给稳定土体，同时也对滑移土体进行内加固，从而给土体以约束并使其稳定。它可以最大限度地利用边壁土体的自承能力，变土体荷载为支护结构物的一部分。

　　2.2土钉支护工艺流程

　　土钉支护工艺流程如图1所示。

　　图1土钉支护工艺流程

　　3支护方案选择

　　通过对该工程实际情况的考查，现场狭小，地下管线复杂，对基坑开挖支护限制较大主要有三方面的制约：

　　(1)施工现场范围内无放坡的可能，且无大型施工设备的工作空间，外墙只能采取单侧支模施工，要求边坡必须垂直及平整，能够兼作外墙外模板;

　　(2)周围使馆官邸的地下电力、电信等管线复杂、重要，边坡位移变形不能超过允许的限值，防止直接或间接破坏地下管线;

　　(3)基坑西侧紧临秀水东街、使馆区，东侧紧靠施工道路，人员密集，施工环保要求高，基础施工处于雨季，支护方案必须安全可靠，并减少扰民。

　　结合周边工程采取的支护方案，鉴于《建筑基坑支护技术规范》JCJl20-99第3.3，1条规定土钉支护基坑深度要求“不宜超过12m”，且工程条件所限，我们提出采用15m深“垂直外模微型桩-土钉支护”(图2)施工方案对深基坑进行护坡施工。

　　图2垂直外模复合微型桩—土钉支护示意图

　　“垂直外模复合微型桩-土钉支护”是一种符合现场条件且具有安全稳定性好、节省投资的方案，由土钉、锚杆、钢管微桩、喷射混凝土面层及预应力共同形成的一种新的支护体系。微型桩—土钉支护就是在坡面中增设钢管微桩，微型钢管桩在计算中不作考虑，仅作为安全储备的作用，其作用是提高护坡面的表面刚度，使整个边坡形成一个整体，它对控制坡面位移、地面沉降、防止土方开挖过程中局部出现坍塌以及控制每层开挖到支护前这段时期内的位移、抗倾覆方面都有重要的作用，对周围建筑物的保护和使护坡面作为结构的外模提供可靠的保证。

　　由于基坑东侧是现场唯一的施工道路，材料码放及重车通行，局部增加锚杆的作用是考虑动荷载及塔吊对基坑的影响，将边坡位移控制在设计要求之内。

　　监测在基坑施工中是非常重要的，为此我们在基坑工程施工过程中形成了一套完整的监测体系，针对本工程，在基坑的周围设有多组水平位移观察点，来监测开挖对周围环境的影响，根据监测的数据可判定基坑的安全稳定状态，进而确定是否需要进行反馈设计，让基坑的整个施工过程都在受控状态。

　　4垂直外模复合土钉支护设计与施工

　　4.1土钉工程

　　垂直外模复合土钉支护中的土钉布置，土钉在施工的注浆流程中，要采用加压注浆，使土钉周围土体中的空隙充满水泥浆体，占满空隙，挤走滞水，改善土性，对土体有加固作用。喷射混凝土面层作用主要是限制土钉之间土体的变形，将土体侧向压力有效地传递给土钉，并调整相邻土钉的受力状态。同时将土中的地下水很好的封堵在土中，不至于造成地下水的流失及影响基坑其它工序的施工。

　　土钉设计原则为：在先期土钉施工经验的基础上大致确定土钉的长度，采用理正深基坑支护结构设计软件FSPW-4进行复核，据此对初始值进行修正。考虑施工过程中施工车辆的行走问题及施工用材料的少量堆载情况，选取地面荷载为20kN/m2。

　　深基坑支护是一个综合性岩土工程问题，既涉及土力学中典型的强度与稳定问题，又包含了变形问题，同时还涉及到土与支护结构相互作用问题，这些问题又受到工程现场的地质、水文、环境、荷载、天气等诸多因素的影响。因此，本工程采用动态设计与信息施工技术，由施工过程中的监测工序来掌握边坡的安全稳定状态，当通过监测手段边坡的位移变化速率超过警戒值时，分析基坑边壁位移时程曲线，确定其对基坑边壁稳定的影响程度，以便采用限制边壁位移的应急预案。针对本工程的措施有：对已施工过的土层，根据情况追加土钉，并且要加长;对于下面的土层，土钉要缩小间距，钉体要加长，增加注浆压力，并且施以预应力锚杆加以约束。

　　4.2垂直外模面层喷射混凝土

　　土钉支护的外模面层的作用主要是限制土钉之间土体的变形，将土体侧向压力有效地传递给土钉，并调整相邻土钉的受力状态，同时作为外墙外侧模板。根据全长注浆土钉的受力分析，锚头和面层受力较小，面层厚度不必太厚。由于土钉支护面层作为结构外墙的外模板，须保持较高的表面精度，同时预留边坡位移量以保证主体结构尺寸，根据基坑不同位置及不同深度设置了不同的预留位移。四周边坡预留位移3cm;基底以上5m范围内预留位移减少lcm，距阴角5m范围内预留位移减少1em。

　　支护的面层参数为：单层钢筋网为06.5@200X200;加强钢筋为由18@1500X1500(@1200X1200

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