成都地区膨胀土，地基胀缩等级为Ⅲ级，自由膨胀率为67%，属中潜势，其一般为黄褐色，含Fe、Mn、Fe203，部分夹白色高岭土，多发展为裂隙面。其天然状态下含水率约为18%，孔隙比约为0.6，液限约为48，塑限约为22。膨胀土具有遇水膨胀、软化、崩解和失水收缩、开裂的特性，对于基坑开挖施工产生严重影响。

 

 

　　本公司承接在成都双流某项目正处于成都平原，土质多为膨胀土，本项目设计中3#楼地下室以及临近消防水池深度超过5米，根据本项目地质勘查报告，该位置开挖5.4米，在这个开挖范围内多为素填土，根据本项目设计情况以及结合现场土质实际情况，选用土钉墙基坑支护方案进行施工，来加固边坡稳定性使基坑开挖施工能有序进行。

 

　　二、土钉墙支护方案设计经验分析

 

　　根据本项目地质勘查报告，该处位置无地下水，但如遇暴雨会给基坑施工带来一点难度，所以需制定切实可行的降水方案。初步拟定采用四周设置集水井的方式进行排水方法。

 

　　基本的设计计算思路：首先假定出土钉入射角、孔径、竖向及水平间距等参数，然后利用土钉承载力计算式分析验证是否满足抗拔安全系数（计算过程中采用分工况方式进行验算），最后对每个工况进行稳定性验算。（注：分工况方式的意思是假如有3道土钉墙，可分为4个工况，工况一：第一道未安设土钉前的稳定性验算；工况二：第一道土钉安设后的稳定性验算；工况三：第二道土钉安设后的验算；工况四：第三道土钉安设后验算。）

 

　　1.整体性稳定验算新老规范均采用圆弧滑动条分法，但新规程中的公式具体形式上与原规程公式不同，但公式的实质没变。

 

　　2.原规程中土钉墙承载力计算采用的是单根抗拉承载力计算，而新规程中则采用的是单根极限抗拔承载力计算，单从两个名字来看两个计算有明显不同，原规程利用第j根土钉的抗拉承载力设计值需满足或高于第j根土钉的受拉荷载标准值乘以1.25的安全系数的概念，而在新规程中利用的是第j层土钉的极限抗拔承载力标准值需满足或高于第j层土钉的轴向拉力标准值乘以1.6或者1.4的土钉抗拔安全系数。

 

　　从以上比较可看出，新规范把“第j根土钉”换成了“第j层土钉”方式，虽然实质相同，但“第j层土钉”更为形象贴切整个土钉的设计思路和实际情况。

 

　　从新规中提出的轴向拉力标准值与原规程中提出的受拉荷载标准两个公式比较，很明显看出其实质方向都相同，由于土钉墙墙面可以是倾斜的，倾斜墙面上的土压力比同样高度的垂直墙面上的土压力小，所以运用朗肯方法计算时，需要按墙面倾斜情况对土压力进行修正。该新旧规程中两个公式均采用对按垂直墙面计算的土压力乘以折减系数ζ，两个规程运用的折减系数公式均相同。以下为两个公式：

 

　　JGJ120-1999规程：单根土钉受拉荷载标准值：Tjk=ζeajkSxjSzj/cosαj

 

　　JGJ120-2012规程：单根土钉轴向拉力标准值：

 

　　从以上两式比较看出新旧规程根据工程实际进行经济合理优化，原规程本身直接使用朗肯土压力线性分布的方法，而在实际工程设计情况中，如果单按朗肯土压力线性分布计算土钉承载力时，会造成土钉墙底部的土钉设计长度很长才能满足要求，而底部过长的土钉并没有充分发挥。土钉长度计算不合理的问题主要原因在于所采用的朗肯土压力按线性分布是否合理，由于土钉墙墙面是柔性的，且分层开挖裸露面上土压力是零，建立新的力平衡使土压力向周围转移，墙面上的土压力则重新进行了分布。新规程考虑到重分布规律，在每根土钉上乘以不同的轴向力调整系数ηj，从达到对工程实际施工中合理经济优化。

 

 

　　按照本工程土钉墙方案设计结果进行施工，大体把施工分为三部分，第一部分是土方开挖，第二部分为钻孔+安设钢筋+注浆，第三部分为挂网+喷护混凝土层。

 

　　第一部分：土方开挖

 

　　本工程采用旋挖灌注桩基础，在开挖基坑时，周围桩基础已经做好，而根据开挖面，有两个桩正好位于斜坡面上，机械大开挖时需注意不能扰动桩，结合这种特点，在开挖基坑时预先对桩位进行定位。

 

　　按照方案设计，本工程采用分三层土方开挖，随挖随制作土钉墙的方法，挖一层然后制作一层土钉墙。

 

　　机械开挖时，先在基坑旁开出一条斜坡使机械能够进入基坑进行开挖，每层土开挖深度控制在预备施工的土钉下0.5m。

 

　　第二部分：钻孔+安设钢筋+注浆

 

　　1. 钻孔

 

　　采用潜孔钻跟管成孔，孔径为110mm，这种工艺一般用于这种松散的膨胀土。在膨胀土处钻孔时很容易造成塌孔，而可以采用注入水泥浆护壁的方法有效避免塌孔。

 

　　2. 安设钢筋

 

　　钢筋土钉采用1根φ18HRB400螺纹钢筋，在钢筋使用前，需调直并清除污锈。钢筋土钉的连接采用焊接时，接头强度不应低于钢筋强度，可采用数量不少于3根、直径不小于16mm的钢筋沿截面均匀分布拼焊，双面焊接时钢筋长度不应小于钢筋直径的5倍。

 

　　3. 注浆

 

　　钢筋土钉注浆材料可采用PC.32.5R复合硅酸盐水泥制成的水泥浆或水泥砂浆，水泥浆的水灰比宜取0.5-0.55，水泥砂浆的水灰比宜取0.4-0.45，同时，灰砂比宜取0.5-1.0，注浆体强度不低于30MPa，注浆压力0.4～0.8MPa，直至孔口冒浆。

 

　　第三部分：挂网+喷护混凝土层

 

　　1. 挂网

 

　　面层网筋采用φ8@200HPB235钢筋绑扎而成，为增加面板的整体强度，横向、竖向加强筋均采用φ14HRB335螺纹钢筋。钢筋网采用绑扎固定，钢筋保护层厚度不小于25mm，钢筋网应延伸至地表面，并伸出顶边坡线2m，并打入长2m的HRB400螺纹钢直径16mm间距1.5m的钢筋进行固定。

 

　　2. 面层混凝土喷护

 

　　喷射细石砼面层厚度80mm，强度等级为C20。本工程采用PZ-5B系列干喷混凝土设备，9～12m3空压机作动力，在施工前应检查设备，确保施工过程的顺利。

 

 

　　1.缩孔、塌孔现象

 

　　由于该膨胀土质特点，出现缩孔、塌孔较为严重时，可在孔内填入水泥浆等，重新成孔处理，再插入土钉杆体。

 

　　2.保证土边坡稳定，喷射第一层混凝土

 

　　为保持边坡稳定，在开挖后最好能即刻喷射一层5cm厚混凝土，一般适用于在开挖第二层时，自下而上，喷射混凝土终凝水后及时喷水养护3d左右，喷射时以混凝土表面平整，出现光泽，骨料分布均匀，回弹量小为度。

 

　　3. 严禁超挖，严格分层开挖

 

　　施工时，在每层土钉及相应混凝土面层完成并达到设计要求的强度后才能开挖下一层土钉施工面以上的土方，挖土严禁超过下一层土钉施工面，超挖会造成土钉墙的受力状况超过设计状态，超挖引起的基坑坍塌和位移过大的工程事故屡见不鲜。

 

　　从深基坑支护的设计和施工两方面着手，确保施工的质量和工期，而当遇到成都地区这种回填微膨胀土质，采用土钉墙支护方式，对于工作面要求较小，适用于现场狭小地方。土钉墙的成本较低，施工噪音、振动小，对相邻建筑物影响不大，进而有效的帮助建筑物施工工程的顺利进行。