复合土钉墙是近年来在土钉墙基础上发展起来的新型支护结构，它是将土钉墙与深层搅拌桩、旋喷桩、各种微型桩、钢管土钉及预应力锚杆等结合起来，根据具体工程条件多种组合，形成复合基坑支护的一种技术，它弥补了一般土钉墙的许多缺陷和使用限制，极大地扩展了土钉墙技术的应用范围。复合土钉墙技术具有安全可靠、造价低、工期短、使用范围广等特点，获得越来越广泛的工程应用。

 

 

　　某大型商场地下三层基坑周长近800m，场地高差8m，基坑开挖深度为8．5——l6．5m，因施工场地比较狭窄，无法放坡，故采用垂直支护。根据场地地质条件，基坑周边环境等因素，选用复合土钉墙支护。

 

　　2.1设计参数

 

　　场区地质条件自上而下为：杂填土、可塑性粘土、硬塑状粉质性粘土、粘土。地下水位埋深1.9-7.4m；根据基坑开挖深度、工程地质条件、基坑周边环境等因素，确定该基坑采用复合土钉墙支护。基坑侧壁安全等级为一级，侧壁重要性系数为1.1；设计依据为《岩土工程勘察报告》、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-1999)、《建筑地基基础设计规范》(GBJ7一l989)。

 

　　2.2土钉墙支护设计

 

　　本工程土钉墙支护设计采用以极限平衡法为基础的条分法，分析搜索潜在滑移面位置及形状，将坡体条分，利用剩余推力法计算每块剩余下滑力及坡体的整体稳定性。复合土钉墙与桩锚结合属新型支护结构，设计理论滞后于工程实践，单独设计中土钉墙计算忽略了下部桩锚支护部分土体开挖影响。本工程土钉墙设计中考虑深基坑的大滑裂面影响，将土钉墙设计长度加长，第3层土钉施加预应力，以弥补下部开挖的影响。增加预应力土钉后形成复合土钉墙，预应力作为土钉墙支护的一种补充，可有效限制墙身变形。

 

　　2.2.1确定土钉长度和主筋直径

 

　　根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120，按0．52.2.2土钉的水平间距(Sv)及竖向间距（Sh）

 

　　间距设置应保证每根土钉注浆对周围土体影响区域与相邻孔的影响区域重叠，满足1.2m<Sv(Sh)<2.0m，且不低于6m2/根。考虑土钉墙下部开挖对土钉稳定的不利影响，取Sv=1.6m、Sh=1。3m。

 

　　2.2.3土钉墙设计参数选定

 

　　土钉孔径D=120mm，土钉墙坡度1：0．15，土钉倾角10°，喷射C20混凝土面板厚度100mm，钢筋网．5@200mm×200mm，纵向设置42o横向加强筋以保证各土钉整体受力效果，土钉主筋与横向加强筋采用L形弯钩单面搭接焊10d(d为钢筋直径)进行连接。 

 

　　2.2.4土钉墙内部稳定性及混凝土面层验算

 

　　依据文献计算主动土压力系数Ka、第i层土钉伸入滑裂面长度Lbi、土钉设计拉力Ti、土钉抗拔力Tuj、土钉钢筋抗拉力TK、土钉抗拉安全系数KS。

 

　　采用力钜极限平衡法进行土钉内部稳定性分析，在土体自重和地表荷载的作用下，土钉内部稳定性系数FS=1.43>1.3，满足内部稳定要求。

 

　　土钉墙混凝土面层厚度及配筋简化为受均布荷载P作用的双向四边简支板进行设计计算。经计算，土钉与面层的L形弯钩单面搭接焊10d，能承受土钉端部受拉荷载Ti的作用。

 

　　2.2.5土钉墙外部稳定性验算

 

　　土钉墙外部稳定性分析验算与重力式挡土墙的稳定分析相同，依据文献计算土钉的抗滑移稳定性安全系数KH=1.31>1.2，满足抗滑移稳定要求；计算的土钉抗倾覆稳定性安全系数KQ=2.214>1.3，满足抗倾覆稳定性要求。

 

 

　　土钉墙按下列顺序施工：开挖工作面一修整边坡一埋设控制喷射混凝土厚度的标志一初喷混凝土一绑扎、固定钢筋网。设置加强筋一安装土钉(包括钻孔、插筋、注浆等)终喷混凝土一养护。

 

　　3.1基坑降水及排水

 

　　土方开挖前应提前降水。分层开挖时，要求地下水位低于开挖层底以下0．5-0．8m，土钉墙顶做C20钢筋混凝土护面，并设置排水沟和集水井等排水设施。

 

　　3.2土方开挖

 

　　土方开挖必须紧密配合土钉墙施工，挖出的护坡面必须符合设计要求，具体要求如下：

 

　　(上层土钉砂浆及喷射混凝土面达到设计强度70％后，方可开挖下层土方及进行下层土钉墙施工；基坑开挖应按设计要求自上而下分段分层进行，应及时支护，严禁超挖；机械开挖后应辅以人工修整坡面，坡面平整度允许误差为_50mm，坡面大小和坡面平整度应满足设计要求。

 

　　3.3初喷混凝土

 

　　初喷混凝土的主要目的是为护坡钢筋提供足够的保护层，具体作法如下：

 

　　将挖出的护坡面修理平整后，埋设控制喷射厚度的标志；喷射混凝土配合比由试验确定。先将水泥、砂、碎石按配合比干拌均匀，再过筛装入喷射机，然后喷射第一层混凝土。喷射混凝土应分段分片依次进行，同一直，保持0．8～1m的距离，喷手应控制水灰比，保持喷射面平整、湿润、光滑，无干斑流淌现象；初喷厚度控制在3-5OFn，混凝土终凝2h后应喷水养护。养护时间根据土钉面条件确定，宜为3～7；喷射混凝土的其他要求参照《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)。

 

　　3.4钢筋网铺设

 

　　钢筋网宜在喷射一层混凝土后铺设，铺设钢筋时，钢筋与坡面的间隙不宜大于20mm；钢筋网应与土钉和其他锚固装置连接牢固，喷混凝土时钢筋网不得晃动；钢筋网可焊接或绑扎，钢筋网格允许误差±l0mm，钢筋网搭接长度不小于30mm，焊接长度不应小于10a(a为钢筋直径)。

 

　　3.5土钉成孔

 

　　土钉成孔采用机械压野L方式，参数及要求如下：按设计要求定孔位，允许偏差±5cm；土钉孔径130mm，孔径允许误差±2cm；孔深允许误差±20cm，孔倾角允许误差±2。

 

　　3.6土钉制作与要求

 

　　土钉墙体钢筋规格、直径应符合设计要求。采用Φ25、Φ28Ⅱ级钢筋。钢筋接头采用帮条焊，双面焊的焊接长度为5d。

 

　　给土钉轴线方向每隔2m设置一个对中支架，且要对称，对中支架采用Φ8钢筋制作 。

 

　　土钉制作完成后将注浆管捆扎在土钉上，注浆管端头距土钉端头约20cm，并编号登记，以备安装。

 

　　3.7注浆施工

 

　　注浆前先清孔，用清水将孔内残渣清理干净，直至孔内流出清水；采用32．5R普通硅酸盐水泥，土钉采用压力注浆，压力为0．4～0．6MPa，孔口设置止浆塞。注满后保持压力3-5min，注浆孔附近的层混凝土应有抵抗注浆引起的压力扩散作用。

 

　　3.8锁紧土钉

 

　　先将横向加强筋焊接固定于土钉上下两侧，再在土钉筋体端部两侧长度方向焊长60mm的225锁定筋。

 

　　3.9终喷射混凝土

 

　　检查确认钢筋网敷设和连接符合要求后，终喷混凝土到设计厚度，其工艺与初喷混凝土相同。

 

　　3.10预应力锚杆施工

 

　　锚杆施工前，应根据实际情况，选取一定数量锚杆进行钻孔、注浆、张拉及锁定的试验性作业，以检验设计的合理性及施工工艺及设备的适应性。

 

　　锚杆下料长度应考虑锚杆的成孔深度及张拉锁定设备所需要的长度。锚杆张拉头与钢筋接头采用帮条焊，双面焊接长度为5d。杆体自由段包塑料布或塑料管，并应扎牢。

 

　　预应力锚杆采用二次注浆，压力为1．0～1．5MPa。一次注浆体初凝后，方可进行二次注浆。

 

　　张拉前应对张拉设备进行标定，锚固体达到设计强度70％后方可进行张拉。锚杆承压面应平整，并与锚体的轴线垂直。

 

　　(5)锚杆锁定值应符合设计应力值的要求，锚杆张拉与锚定作业应有详细、完整的记录。

 

 

　　经过十几年来的理论研究和工程实践，发展了多种组合形式的复合土钉墙技术，对它们的适用条件、设计计算方法和构造型式进行了深入研究。大量的工程应用表明，在地质条件较复杂的地方，复合土钉墙具有传统土钉墙无法比拟的优点。复合土钉墙极大地扩展了土钉墙技术的应用范围，成为基坑开挖支护中一种很有竞争力的技术手段