随着我国高层建筑的迅速发展，深基坑支护技术已成为建筑施工的一个难点、热点问题，土钉技术在我国应用始于80年代初，由于它具有材料用量少，施工速度快，安全，经济等优点，目前该项技术在高层建筑的深基抗开挖中得到愈来愈多应用，但由于土钉支护有它的局限性，在松散砂土、软土、流塑粘性土以及有丰富地下水源的情况下不能单独使用该支护，必须与其它的土体加固支护方法相结合使用。该种技术主要是通过土钉支护与其它支护相结合使用，即“复合土钉墙”。

 

　　目前常见的形式有：(1)土钉支护+土层锚杆。该技术主要是由锚杆、土钉、钢筋网喷射混凝土等构成，它们互相作用，形成一类似重力式挡土墙的复合土体墙；(2)土钉支护+搅拌桩。主要是利用搅拌桩体与土钉墙共同作用，产生良好的抗渗性和一定强度，解决基坑开挖后存在临时无撑条件下的自立稳定问题；(3)土钉支护+超前微型桩。微型桩的作用是减少施工分层开挖中的土体侧向变形、支撑喷射混凝土面层重量的垂直分力，以及改善支护整体稳定性；(4)土钉墙与地下室合一逆作法。所谓合一就是将土钉墙和地下室的钢筋混凝土外墙或砖墙合二为一，同时施工；(5)土钉墙+放坡+外加剂(粘稠剂、密实剂)，放坡有利于开挖和边坡的稳定性，为了提高它的安全程度，保证坡体的整体效应，击入土钉，对土体潜在滑动面进行加固，同时主体中应加适当的外加剂。目前最常见应用的是土钉支护+土层锚杆技术。

 

　　复合土钉墙在有的工程中是以上几种方法综合使用，在土钉墙的施工中，不但要做好支护方案，同时也要作好一些隔渗、防水、降水措施，还要不断的进行变形观测，开挖后立即筑墙，击土钉，对于特别软弱的地基应采取超前加固措施。

 

 

　　绿城·风华苑一期二标工程位于杭州市余杭区南苑街道世纪大道西，总建筑面积43629m2。钢筋混凝土框架抗震墙结构，主楼16层，设有二层地下室，基础东西长258m，南北宽51m，筏板基础，基底标高-6.400m/-8.300m/-11.660m。地面标高为-0.350m～-0.790m，基坑开挖深度为6.030m～10.950m。

 

　　根据地质勘探报告揭示场地内基坑支护影响范围内岩土层主要为①填土层1.3～2.6m；②粘质粉土0～2.5m；③砂质粉土1.6～5m；④粉质粘土0.3～6.3m；⑤粉质粘土、粘质粉土、砂质粉土、粉砂4.8～11.7m。

 

　　场区内实测三层地下水，第一层上层滞水水位埋深0.80～3.00m，第二层潜水水位埋深5.80～8.50m，第三层潜水水位埋深25.40m。

 

　　基坑北侧临城市主干道，基坑南侧为住宅小区(6F)，东侧为学校(3F)。

 

 

　　根据现场实际情况，综合考虑安全、经济、场地条件、周边环境及施工工期等因素，采用土钉支护支护方案。地质勘探报告揭示场地地下水位较高，实际开挖中自然地面下1.0m左右见水。

 

　　2.1基坑降水

 

　　考虑到保证地下室干燥施工作业，采用大口径管井抽水的降水方案，降水井布置在离开挖线1.0m处。基坑最深处底面标高为-11.66m，考虑将地下水降至基底下1.0m以下。沿基坑四周布管井83口，井距8.0m左右，在基坑内部局部集水坑处布置渗井。

 

　　降水井深度约11～16m；降水井孔径为φ600，全孔下入水泥砾石(砂)滤水管，管底封死，管外填滤料。滤料的规格2～4mm，滤料填至孔口以下2m，上部回填粘土封至孔口。

 

　　2.2土钉支护

 

　　出于地下结构施工操作空间的需要，基坑侧壁与地下结构外墙之间的肥槽为0.8m。

 

　　Ⅰ区土钉墙高度6m，坡度1∶0.2，布置4排土钉，采用Ф16HRB335钢筋，水平间距为1.5m，土钉长3～6m，孔径110mm，排距1.5m。

 

　　Ⅱ区土钉墙高度11.66m，坡度1∶0.3，布置7排土钉，采用Ф20HRB335钢筋，水平间距为1.5m，土钉长5～9m，孔径110mm，排距1.5m。其中第二排采用7-Φ5预应力锚杆，长度14m。

 

　　土钉墙边坡面层挂Φ6.5@250×250钢筋网和1Ф16@1500横向压筋。

 

 

　　工艺流程如下：基坑降水施工→土方开挖至土钉标高下50cm→土钉成孔→杆体支放→注浆→坡面修正→铺设钢筋网→喷射混凝土→重复工序至基坑底→基底排水沟，基底施工。

 

　　土钉墙施工随土方开挖进行，基坑边坡原则上分段分层开挖，采用“中心岛”开挖方式，即先沿基坑边线开挖出10m宽条形护坡作业面。

 

　　3.1.2成孔、注浆

 

　　土钉成孔采用机械成孔，成孔直径110mm，倾角为10°左右，杆体上每隔2m焊定位支架1道，各排土钉均配置水平加强筋，成孔后及时插放钢筋，并注浆。土钉杆体采用水灰比为0.5，P.O32.5普通硅酸盐水泥浆注浆，并将孔口封堵。待一批主筋都放入后，用注浆泵统一注浆，在一次注浆完成2.0h内进行二次补浆注浆时采用底部注浆方式。

 

　　3.1.3挂网

 

　　面层钢筋网Ф6@200mm×200mm，钢筋网用U型短钉及T型长钉固定在坡面上，U型短钉采用Ф6长30cm，4个/m2，T型长钉采用Ф16钢筋，长150cm，1个/m2，钢筋网在每边的搭接长度至少一个网格边长，最底层钢筋网应插入坑底20cm以上。

 

　　3.1.4面层喷混凝土

 

　　面层喷射混凝土作业必须分片分段依次进行，喷射顺序自上而下，混凝土的强度等级为C20，粗骨料最大粒径不大于8mm；喷头与受喷面垂直，保持0.8～1.2m距离，确保混凝土表面平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象，喷射混凝土的厚度误差不超过±3mm。

 

　　喷射混凝土设计强度C20，设计配比为水泥∶砂∶碎石∶速凝剂=1∶2∶2∶0.03(重量比)，喷射厚度100mm；钢筋网Ф16@200mm×200mm，拉结筋Ф14，保护层厚度30mm，另外为保证坡顶稳定，在坡顶做0.8m的钢筋混凝土翻边(可以与坑外路面硬化层连接)。

 

 

　　基坑支护工程监测内容为：土钉墙顶部水平位移观测；基坑周边沉降观测；地下水位监测。

 

　　4.1地下水位监测

 

　　6月10日项目开工，到7月22日降水井施工完毕连续抽水后，水位基本维持在8m左右，不能满足施工的要求。经过分析，增加Ⅱ区水泵数量、调整水泵抽水深度后并昼夜抽水，使水位下降到开挖面1.0m以下。

 

　　4.2基坑位移监测

 

　　土方开挖前测定基坑坡顶水平位移、沉降位移初始值；坡顶水平位移、沉降监测点沿基坑坡顶边线设置，间距约30m；土方开挖过程中，每日监测一次。沉降观测的基准点设置在基坑开挖影响范围之外市政道路上。

 

　　4.3施工监测

 

　　施工过程中采用激光经纬仪，以直线延长法，监测边坡支护的坡顶水平位移；采用自动整平水准仪观测坡顶沉降。观测按《工程测量规范》GB50026-93中变形观测的规定，精度满足二等测量精度要求。

 

　　4.4遇有下列情况，应及时采取加固措施或卸载措施

 

　　(1)坡顶位移速度超过2mm/d；

 

　　(2)坡顶出现横断裂纹，裂纹宽大于4mm；

 

　　(3)临坡建筑有较大不均匀沉降。

 

　　开挖到设计深度，通过对水平位移监测数据分析，Ⅰ区6m深的基坑坡顶最大水平位移10mm，基坑顶部的侧向位移与开挖深度之比1.7‰，Ⅱ区11m深的基坑最大水平位移接近30mm，基坑顶部的侧向位移与开挖深度之比小于3‰，满足设计提出的监测值控制标准要求坡顶位移的警戒值30mm。

 

 

　　5.1边坡支护的破坏是逐步发展的

 

　　基坑开挖与支护必须根据设计要求进行监测，重点监测边坡的垂直沉降和水平位移，注意观察土钉、锚杆端部附近的地表有无裂缝等，自始至终将施工过程与现场的测试监控相结合。本工程基础较深，面积大，挖土时正值雨季，施工中要求密切注意边坡稳定情况。开挖前按方案要求布置好观测点，并测得初始值，基坑开挖及支护施工期间每天监测一次，当监测结果变化速率较大时，每天监测两次。当有事故征兆出现时，应连续监测。如发现异常变形，应立即停止基坑内作业，分析原因，采取增补锚杆、还土等加固措施，确保边坡安全。

 

　　5.2基坑开挖要重点解决好基坑排水问题

 

　　为防止雨季降水或基坑侧壁渗水，基坑施工期间对工程周围的地表水，应采取有效的截水、排水、挡水措施，外延坡面1m抹平做散水面，防止地表水流入基坑内。施工中应对地质勘察资料作必要的复查与补充，减少因勘察资料不全或数据有误而导致的工期延误或损失。本工程因上层滞水含水层渗透系数小，降水难度较大，易在坑壁形成一定的悬挂水，呈现出水点及渗水线，基坑开挖时，采用堵排措施予以解决，即在喷护混凝土面层内预埋塑料管将滞水导出坡面，排水管长0.5～1m，根部加渗水孔并用麻丝与滤料填充。锚喷面深入基坑底200mm，在槽底坡角处设置排水沟、集水坑，用水泵抽排至槽顶排水管网中。

 

　　5.3预应力锚杆

 

　　锚固段注浆强度大于15MPa并达到设计强度等级的75%后方可进行张拉，锚杆张拉顺序应考虑对邻近锚杆的影响。张拉分三级张拉，每一级要分别记录拉伸长度，张拉至设计值时，再次检查各连接点的情况，必要时应对节点进行加固，待额定压力稳定后锁定。

 

 

　　工程自2006年6月20日开始挖土方，8月18日边坡支护结束，2006年10月底地下室结构施工完毕，历时4个半月，边坡始终处于稳定状态，坑边的临时建筑物和永久建筑物均未有沉降、变形等现象(最大水平观测位移5mm)。充分表明本工程的边坡支护是成功的。

 

　　土钉墙及复合土钉墙深基坑支护技术的成功应用，表明该种施工技术具有其它施工方法无法比拟的优越性，特别是在其他支护技术(如成孔灌注桩、钢板桩、地下连续墙等)不允许使用时，土钉墙经济、适用、快捷的优点便表现出来。与钢筋混凝土成孔灌注桩相比，土钉墙护坡可降低费用10％～20％，且施工周期短，成型后可以立即投入使用，对地下室外部的各种管线敷设亦无影响。